Терагерцовая спектроскопия показывает, как растения управляют водой через устьица
Исследователи под руководством физика профессора Мартина Коха из Марбургского университета разработали метод визуализации процесса открытия и закрытия устьиц на листьях растений с помощью терагерцовой спектроскопии. Результаты опубликованы в журнале Scientific Reports.
Растения поглощают CO2 и выделяют кислород через устьица. На свету они преобразуют CO2 в глюкозу, теряя при этом воду. Чтобы избежать обезвоживания, устьица закрываются ночью или при засухе.
Учёные облучали листья терагерцовыми волнами — излучением с очень длинной волной или очень высокой частотой, которое сильно поглощается водой. По ослаблению сигнала, прошедшего через лист, можно определить его влажность. Сравнивая данные измерений с математической моделью, исследователи определяют, когда и насколько открыты устьица, по потере воды листом.
Для проверки метода обычные растения Arabidopsis сравнили с генетическими вариантами, у которых мутация нарушает определённый сигнальный путь в ответе на засуху.
«С помощью терагерцовой спектроскопии мы показали, как манипуляция этим сигнальным путём влияет на водный баланс: растения с генетическими дефектами высыхают быстрее, потому что они хуже адаптируют открытие устьиц к доступному количеству воды», — объясняет ведущий автор исследования Йохен Тайбер.
Метод позволяет изучать регуляторные механизмы и в будущем может помочь в выявлении сельскохозяйственных культур, более устойчивых к изменению климата. В настоящее время группа работает над созданием портативной и более доступной версии измерительной технологии для использования в других лабораториях.