Ученые впервые в мире наблюдали, как растения «пьют» воду в реальном времени

Исследователи впервые смогли неинвазивно, в реальном времени и на клеточном уровне наблюдать, как вода движется внутри живых корней растений. Ранее невозможность такого мониторинга без повреждения образца была ключевым препятствием для понимания движения жидкостей в живых растительных клетках и тканях.

Как это работает

• В исследовании использовали растение Arabidopsis thaliana.
• Применили новый метод визуализации на основе лазерной микроскопии и техники комбинационного рассеяния света (Рамановское рассеяние), удостоенной Нобелевской премии.
• Растениям давали «тяжелую» воду (дейтерированную воду, D₂O), в которой атомы водорода содержат дополнительный нейтрон.
• Сканируя лазером по корню, ученые могли видеть, как D₂O движется через кончик корня вверх по корневой системе.

Ключевые результаты

• У генетически модифицированного Arabidopsis с нарушенным водным обменом измерения в сочетании с математической моделью выявили важный водный барьер в центральных тканях корня, где расположены сосуды.
• Это впервые подтвердило, что поглощение воды ограничено именно в этой зоне.

Значение и перспективы

• Метод позволяет визуализировать движение воды с разрешением на уровне клеток и секунд.
• Это поможет понять, как растения «чувствуют» доступность воды, что критически важно для создания сельскохозяйственных культур, устойчивых к засухам и наводнениям, вызванным изменением климата.
• Технику планируют адаптировать для изучения аналогичных процессов в человеческих клетках, например, для исследования заболеваний глаз (катаракта, глаукома), связанных с нарушением баланса жидкости.
• Ученые работают над коммерциализацией метода и созданием портативных версий для использования в полевых условиях фермерами и агрономами.

Исследование, финансируемое Leverhulme Trust, опубликовано в журнале Nature Communications в статье «Non-invasive hydrodynamic imaging in plant roots at cellular resolution».