Фотосинтез, подобный листовому, обнаружен в корнях безлистной орхидеи

Фотосинтез — это процесс, с помощью которого растения превращают солнечный свет в энергию (сахара), необходимую для выживания и роста. У большинства растений он происходит в листьях, содержащих хлорофилл — зелёный пигмент, поглощающий свет.

Однако некоторые растения эволюционировали нестандартными способами фотосинтеза. Профессор Суэцугу Кендзи и коллеги обнаружили, что безлистная эпифитная орхидея может осуществлять сложный фотосинтез через свои корни. Эпифитные растения часто называют «воздушными», так как они растут на других растениях или объектах, не прикрепляясь к земле.

Как зелёные корни этой безлистной орхидеи, так и листья близкородственной листовой орхидеи показали:

• Значительное содержание фотосинтетических пигментов.
• Высокую активность транспорта фотосинтетических электронов.
• Ночной захват CO₂.
• Высокую способность к фотосинтетическому газообмену.

Эти данные указывают, что её корни осуществляют фотосинтез аналогично листьям.

Появление безлистности в эволюции растений — интригующая тема, учитывая, что листья считаются высокоспециализированными органами для фотосинтеза. Тем не менее, у некоторых орхидей есть содержащие хлорофилл корни, способные к фотосинтезу. У «безлистных эпифитных орхидей» есть зелёные воздушные корни, укороченные стебли и сильно редуцированные чешуевидные листья. Корни — единственный орган, который растение может использовать для производства собственной энергии.

Чтобы изучить этот феномен, исследователи сосредоточились на роде Taeniophyllum, к которому относится большинство безлистных эпифитных орхидей. Для сравнения использовали японский вид T. aphyllum и близкородственный листовой вид Thrixspermum japonicum, часто растущие вместе.

Результаты исследования:

• Фотосинтетическая эффективность корней безлистной орхидеи (Ta. aphyllum) значительно выше, чем у корней листовой орхидеи (Th. japonicum) в той же местности.
• Корни без устьиц демонстрировали ночной захват CO₂, подобно листьям Th. japonicum, вероятно, благодаря специализированным аэрационным клеткам в корнях.

Эти выводы противоречат устоявшимся представлениям о фотосинтезе и типичной роли корней. Исследование под руководством профессора Суэцугу (Университет Кобе) опубликовано в журнале New Phytologist 14 февраля 2023 года.