Микро-торнадо вокруг листьев распространяют опасные патогены растений
Новое исследование Корнеллского университета впервые проанализировало распространение спор растений в точке их источника, где капли дождя сотрясают гибкие листья, что приводит к первоначальному рассеиванию патогенов.
Когда капли дождя попадают на лист пшеницы, зараженный ржавчиной (патогенной спорой, уничтожающей посевы по всему миру), лист вибрирует. Это создает крошечные вихревые потоки воздуха, которые рассеивают споры, и те могут заразить здоровые растения.
Анализ этого эффекта с использованием высокоскоростных камер, описанный в Science Advances, может стать первым шагом к разработке стратегии, помогающей снизить распространение патогенов — не только спор, но и бактерий, оомицетов и вирусов — с листьев.
Применив теоретический анализ к видеозаписи с высокоскоростных камер, исследователи смогли предсказать траекторию спор и то, как они переносятся вихревым движением, создаваемым вибрирующими листьями. «Это своего рода крошечное торнадо в воздухе», — сказал Сунгхван Джунг, автор-корреспондент статьи и профессор Корнеллского университета. Первым автором статьи является аспирант его лаборатории Цзисюань У.
Для своего анализа исследователи заимствовали методы, обычно используемые для изучения геофизических потоков (крупномасштабных океанических и атмосферных течений), и уменьшили их на несколько порядков величины, чтобы понять и предсказать вихри, обнаруженные в воздухе вокруг колеблющегося листа пшеницы.
«Мы описываем величины этих видов вихревых движений, а также то, когда они образуются и как споры перемещаются, так что все предсказуемо», — сказал Джунг.
Из-за ограничений на работу с настоящими живыми спорами исследователи использовали миниатюрные полые стеклянные частицы для имитации спор. Они применили свои методы, чтобы лучше понять, сколько спор может слететь с листа, куда они могут попасть и как удаляются от зараженного растения. В конечном итоге, исследование может послужить основой для будущих работ, направленных на поиск способа предотвратить заражение здоровых растений спорами в точке их источника.
«Мы еще не нашли решение, — сказал Джунг. — Но если мы каким-то образом сможем контролировать эти вихревые структуры вокруг листа, то сможем уменьшить распространение спор на новые растения».