2021. január 24. vasárnapTimót
Kolozsvár >> Más város
Hajnali hírlevél >> Feliratkozás

A növények a kémia nyelvét beszélik. De érdemes-e Mozartot tenni a szobanövényeinknek?

Babos Krisztina Babos Krisztina 2020. december 02. 19:39, utolsó frissítés: 19:39

Egy kolozsvári kutatócsoport igazolta, hogy a növényfajok képesek befolyásolni egymás magjainak csírázását - Fenesi Annamáriát kérdeztük.


A napokban jelent meg a neves Journal of Vegetaion Science szaklapban a BBTE Magyar Biológiai és Ökológiai Intézete kutatócsoportjának cikke arról, miként befolyásolják egymás csírázását a különböző növényfajok. A dr. Fenesi Annamária adjunktus, dr. Ruprecht Eszter docens, Kelemen Kinga és Sándor Dorottya által elért eredmények jelentőségéről a kísérletek vezetőjével, Fenesi Annamáriával beszélgettünk.

A vizsgálatotok eredményeként kiderült, hogy a növények képesek befolyásolni egymás magjainak csírázását. Mi módon valósul ez meg? És milyen jelentőséggel bírnak a kapott eredmények?

Nagyon izgalmas eredményeket kaptunk: az általunk választott őshonos, gyepi növényfajok magjai érzékelik a környezetükben lévő magok és csíranövények jelenlétét, és e jelzések függvényében hamarabb vagy később vagy egyáltalán nem csíráznak. Ez azzal magyarázható, hogy a magok maghéja a fajra jellemző kémiai anyagokat bocsát ki csírázás előtt, az épp kibújó csíranövények pedig azonnal anyagcserébe kezdenek, így változtatják meg mikrokörnyezetük fizikai és kémiai paramétereit.

Ezeket a jel-anyagokat és változásokat érzékelhetik a szomszédos magok, és ez befolyásolhatja a csírázás időzítését. Hasonló mag-mag interakciókról már korábban is beszámoltak, de amit mi elsőként bizonyítottunk az az, hogy nem mindegy, ki a szomszéd: a domináns (azaz a növényközösségben a leggyakoribb és a közösséget leginkább meghatározó) faj jelenlétére reagáltak leginkább a magok.


A magok csírázása a teljes növényközösség fennmaradása és működése szempontjából elengedhetetlen fázisa a növények életének, ezért minden aspektusát érdemes vizsgálni. Igaz, hogy a felnőtt növényegyedek hatása a szomszédos magok csírázására sokkal jelentősebb, de a csíranövények közötti verseny is lehet nagyon intenzív: akár pár órás késlekedés a csírázásban jelentős hatással bírhat a növényegyed teljes életére. Ez főleg akkor érvényes, ha sok mag csírázik egy alkalmas élőhelyfoltaban, vagy ha hiány van valamilyen forrásban, pl. vízben.

A növényökológiai kutatócsoport laborja a kolozsvári „Al. Borza” Botanikus Kertben található, itt vannak a klímakamrák. Petri-csészékben csíráztatták a magokat.A növényökológiai kutatócsoport laborja a kolozsvári „Al. Borza” Botanikus Kertben található, itt vannak a klímakamrák. Petri-csészékben csíráztatták a magokat.


A mi vizsgálatunkban a tollas szálkaperje (Brachypodium pinnatum) volt az egyik domináns fűfaj, mely jelentősen gátolta a szomszédos magvak csírázását száraz körülmények között.

Természtvédelmi szempontból ez az eredmény azt üzeni, hogy csapadékszegény tavaszokon érdemes figyelni a növényközösség kísérőfajainak (pl. ritka, veszélyeztetett fajok) csírázását, mert már a magok, később pedig a fiatal növényegyedek is szenvedhetnek a domináns fajok jelenlététől.

Mutasd be, kérlek, hogyan végeztétek a kísérletet.

Ahhoz, hogy a magok pár órás vagy napos csírázási különbségeit meg tudjuk figyelni, kontrollált körülmények kellenek, ahol mi állíthatjuk be a magokat befolyásoló tényezők többségét. Ha a magokat eredeti élőhelyükön, jelen esetben egy gyepben vizsgálnánk, akkor a magok eltűnnének a talajrögök között, egyesek több, mások kevesebb vizet kapnának, néhányat felszedegetnének a madarak, és így nem kapnánk hiteles választ a kérdéseinkre.

Ezért vizsgálatunkat a növényfajok csírázására alkalmas klímakamrákban végeztük. Így adott számú magot tehettünk steril Petri-csészékbe, választott mennyiségű desztillált vízzel öntöztük a magokat, általunk megszabott hőmérsékleten, fényintenzitáson és napszakos cikluson csíráztathattuk őket. Ilyen körülmények között egy-egy mag csírázása tényleg csak a szomszédos fajtól és annak denzitásától (sűrűség - a szerk. megj.)függött, illetve az általunk beállított vízmennyiségtől, semmi egyébtől. Minden kezelésünknek több ismétlése volt, ezzel is biztosítottuk, hogy nem véletlenszerű jelenséget mutatunk ki, és volt kontroll kezelésünk, ahol a magok szomszédok nélkül és optimális körülmények között csíráztak, ezekhez viszonyítottuk a kezelések eredményeit.

A vizsgálatban őshonos fajokkal dolgoztatok. Vajon tettenérhető ez a jelenség az özönnövények esetén is? Milyen hatással lehet ez a veszélyes özönnövények terjedésére?

Egy kisbácsi területen gyűjtöttük a fajainkat, és valóban csak őshonos fajokkal dolgoztunk. Domináns és gyakori gyepi fajokat választottunk, melyek ugyanazon növényközösség tagjai már évezredek óta, tehát volt alkalmuk kialakítani ezeket a finoman hangolt faj-faj interakciókat, tehát fel tudják ismerni egymás jelzéseit. Ebbe a kutatásba idegenhonos özönnövényeket nem vontunk be, hiszen nem is várjuk, hogy reagáljanak az őshonos magvak és csíranövények jelzéseire, mert túl fiatal az "ismeretségük" az őshonos fajokkal.

Fotó: Austin Neill/unsplash.com (illusztráció)Fotó: Austin Neill/unsplash.com (illusztráció)


Szerinted mekkora problémát jelent az invazív növényfajok terjedése? Egy korábbi cikkünkben, melyet szakértők segítségével állítottunk össze a top 10 legsúlyosabb erdélyi környezetvédelmi problémáról, az özönnövények terjedését a 7. helyre sorolták.

Az inváziós növényfajok ökológiája az én kedvenc kutatási területem, ezért kiemelt figyelemmel követem az inváziós fajok megjelenését, terjedését, sokat olvasok a témában, de nem elfogultságból mondom, hogy ez egy egyre nagyobb veszélyforrás. Nagyon sok idegenhonos faj érkezik hozzánk, leginkább a kereskedelmi útvonalakon, a klímaváltozás is segíti az idegenhonos fajok terjedését. A bolygatott, szennyezett, átalakított, fragmentált területek pedig a legjobb megtelepedési helyei az idegenhonos növényfajoknak, ahonnan aztán újabb és újabb területet tudnak meghódítani.

Tömegesen jelennek meg, ezért irtásuk nehézkes és költséges. Az inváziós növényfajok nem futnak vagy repülnek el, és vannak ellenük védekezési lehetőségeink, de egyre több inváziós állatfaj és idegen kórokozó jelenik meg, gondoljunk csak a harlekin katicára, az ázsiai márványpoloskára vagy a spanyol csupaszcsigára. Ezek ellen hathatósan fellépni úgy, hogy ne károsítsuk az őshonos fajok populációit, szinte lehetetlen.

Az egyes élőhelyeken kialakuló növénytársulások szigorú ökológiai szabályok mentén szerveződnek, alakulnak ki. Mit lehet tudni a növények közötti egymásra hatásról a különböző társulások kialakulása tekintetében?

A növényközöségek szerveződését a helyi abiotikus tényezők (élettelen környezeti elemek pl. csapadék, hõmérséklet, napsugárzás - a szerk megj.), a növényfajok közötti interakciók, valamint a növények és más élőlények (beporzók, magterjesztők, növényevők, kórokozók, gombák stb.) közötti kapcsolatok befolyásolják. Az ökológiai kutatások újabb és újabb izgalmas részletét derítik ki ezeknek az interakcióknak. Például azt, hogy a növényfajok nem csak versengenek egymással egy közösségen belül a különböző forrásokért, hanem adott körülmények között akár segítik is egymást (facilitáció). Ennek klasszikus esete, amikor tartósan száraz élőhelyeken a növényfajok magjainak csírázása és fejlődése csak egy másik növény (dajka-növény) árnyékában történhet meg.

Egy másik felkapott kutatási irány a talajlakó mikroorganizmusok és a növények közötti kapcsolatot vizsgálja: a növényfajok specifikus talaj-mikroorganizmus-közösséget alakítanak ki, mely aztán befolyásolja a saját fajtársaik és más növényfajok csírázását, fejlődését. Mi is vizsgáltuk ezt a jelenséget őshonos és inváziós fajok bevonásával, és azt találtuk, hogy az őshonos fajok gyökere körül felhalmozódott mikroorganizmusok más őshonos növényekre negatívan hatottak, míg az inváziós fajokra, mint a kanadai aranyvessző vagy betyárkóró, alig vagy egyáltalán nem. Részben ezzel a jelenséggel is magyarázható az inváziós fajok sikere.

Egyes kutatások szerint a növények képesek kommunikálni egymással. Például ha egy fát megtámadnak kártevő rovarok, olyan vegyületeket bocsát ki, melyek jelzésértékűek a környezetében növő fák számára, és ezek reagálnak is. Olyan vegyületeket bocsátanak ki, melyekkel távol tudják tartani maguktól a kártevőket. Például oly módon, hogy odavonzzák a kártevők természetes ellenségeit, ezek a ragadozó rovarok pedig felfalják a fák kártevőit. Helytállóak szerinted ezek a megállapítások? Mit lehet jelenleg biztosan tudni a növények feltételezett kommunikációjáról?

Az első, növények kommunikációjáról szóló cikk már 1983-ban megjelent és arról számol be, hogy növényevők által megrágott sitka füzek mellett lévő fajtársak jobban védekeztek a herbivórkártétel ellen, mint azok, amelyek messzebb voltak. Vagyis valamilyen „üzenet” révén, az egészséges növényekben olyan védekezési mechanizmusok aktiválódtak, amelyek a sérült vagy kórokozóval találkozott növényekre jellemzőek, de még a támadás előtt. Azóta sok terepi és laborban zajló vizsgálat bizonyította, és több mint 40 növényfaj esetén, hogy létezik effajta kommunikáció a növények-növények és növények-állatok között.

Fotó: Gaelle Marcel/unsplash.com (illusztráció)Fotó: Gaelle Marcel/unsplash.com (illusztráció)


A kémia nyelvét használják a növények kommunikációra: illékony szerves vegyületeket bocsátanak ki, melyek összetétele változik a növényt ért különféle sztresszhatások következtében, pl. szárazság és árnyék esetén, kórokozók támadása vagy növénykárosítók jelenléte esetén. Ezeket a kémiai anyagokat (jelzőmolekulák) érzékelik a növény pollinátorai, fogyasztói, a növényevők ragadozói és a szomszédos növények is. A jelzőmolekulák termelésének célja a növény saját védekezési rendszerének gyors beindítása, illetve, ahogy te is mondtad, például a növényi kártevők ellenségeit hivatott odavonzani. Eddig úgy tűnik, hogy a jel semmiképp nem a szomszédos növényeknek szól, ők csak „hallgatóznak” és felhasználják az így megszerzett információt. (Erről bővebben itt és itt lehet olvasni.)

A vegyi anyagokon túl egyes kísérletek szerint hangok, rezgések útján is képesek kommunikálni egymással a növények, sőt, ez nemcsak egy fajon belül, de fajok között is működik. Néhány éve publikálták egy olyan kísérlet eredményeit, mely a bazsalikom és a chilipaprika interakcióját vizsgálta. Annak érdekében, hogy a vegyi és a fényhatásokat kiszűrjék, fekete fóliát húztak ki az egymás közelébe ültetett bazsalikomtövek és a chilipaprikák közé, és arra a megállapításra jutottak, hogy a bazsalikom így is jótékony hatással van a paprika fejlődésére. Beigazolódott ez az állítás?

Nem ismertem ezt a vizsgálatot, de megkerestem: Gagliani és Renton 2013-as cikke. Bár a média felkapta, tudományos visszhangja nagyon csekély volt, mert bár egy új jelzéstípust feltételeznek az eredmények, a kutatók nem tudták megnevezni, bizonyítani még kevésbé, azt a mechanizmust, ami révén a teljesen elzárt bazsalikom hatott a paprikák csírázására. A növények hangrezgés-felfogásával kapcsolatban vannak sokkal jobb kutatások.

Appel és Cocroft, amerikai kutatók kimérték, rögzítették visszajátszották lúdfű egyedeknek a répalepke hernyók levélrágásának rezgéseit. A nem megrágott növények is felismerték a rezgést és bekapcsolták a kémiai védekezési mechanizmusaikat. A hangrezgések felfogásának képességét bizonyítja az is, hogy egyes növényekben csak a megfelelő beporzó rovar adott frekvenciájú rezgéseinek érzékelésénél engedi ki a porzó a pollenszemeket.

Biotechnológiai vizsgálatok pedig már azt is bizonyították, hogy adott hangfrekvencián növelni lehet bizonyos algasejtek biomassza-termelését, de a háttérmechanizmus és az ökológiai magyarázat még hiányzik ezekhez a vizsgálatokhoz.

Szóval lehet Mozart muzsikát játszani szobanövényünknek, és előfordul, hogy valamelyik hang frekvenciája jelzés lesz a számára, de növényünk „csalódott” lesz, mert a hanghoz tásított beporzó vagy növényevő rovar látogatása biztos elmarad.

Nyitókép: PhotoMIX Company/pexels.com

Ha tetszett a cikk, lájkold a Transindexet!

Régi oldal >