Для защиты листья и другие надземные части растений (цветы, стебли и плоды) покрыты восковым, почти водонепроницаемым слоем из липидов, который называется кутикулой. Ее состав и структура неоднородны: есть участки, которые отталкивают воду, и участки, которые ее притягивают.
Группа испанских ученых из Мадридского политехнического университета, университетов Мурсии и Валенсии решила выяснить, почему при такой естественной защите листья салата быстро вянут и портятся. Обладает ли его поверхность меньшими барьерными свойствами, препятствующими обезвоживанию и воздействию патогенов?
Для разгадки этой тайны пришлось прибегнуть к атомно-силовой микроскопии и другим передовым методам. В ходе исследований обнаружилось, что поверхность растений представляет собой не сплошной равномерный слой воска, а химически неоднородную, или «пятнистую», структуру на микро- и наноуровне.
Ученые исследовали верхние и нижние листья одного из сортов салата. Был выбран салат ромэн — распространенный, но быстро портящийся сорт. Он быстро вянет, а также очень подвержен микробному заражению. Это говорит о том, что его кутикула не является таким эффективным защитным барьером, как у других растений.
Поверхность листа в основном состоит из двух типов клеток: покровных и защитных. Защитные клетки состоят из двух почковидных клеток, которые соединяются вместе, образуя отверстия, называемые устьицами. Основная функция устьиц — открываться, чтобы пропускать углекислый газ для фотосинтеза, хотя они также позволяют выходить водяному пару. Открытие устьиц хорошо регулируется на уровне растения, но на него может влиять ряд стрессовых факторов.
Анализ листьев салата обнаружил, что в то время, как покровные клетки имеют довольно однородную поверхность, богатую водоотталкивающими липидами, клетки, образующие устьица, отличаются от них. Поверхность устьиц химически неоднородна. Есть водоотталкивающие и притягивающие (гидрофильные) воду участки.
Ученые предполагают, что есть определенная связь между гидрофильными участками растения и его восприимчивостью к заражению бактериями или вирусами. Эти участки также способствуют испарению воды из листьев. Из-за испарения воды они портятся после сбора урожая, в том числе во время хранения.
Возможно, именно неоднородный состав устьиц ограничивает потерю углекислого газа и транспорт гидрофобных веществ, а также влияет на механические свойства листа. Команда планирует продолжить дальнейшие исследования, изучив таким образом несколько видов фруктов и овощей. Результаты исследования помогут найти оптимальные способы продления и улучшения их сохранности после сбора урожая, а также для увеличения срока их хранения.
Ранее Наука Mail рассказала о том, что удалось узнать ученым при исследовании древнего цветкового растения Saportanthus, обнаруженного в Португалии
