سیگنال های الکتریکی جدید در گیاهان ناشی از زخمی شدن گیاه

دانشمندان دانشگاه Justus Liebig گیسن و موسسه ماکس پلانک برای بوم شناسی شیمیایی در ینا شکل جدیدی از سیگنال دهی الکتریکی را در گونه های مختلف گیاهی کشف کردند. این سیگنال الکتریکی - که "پتانسیل سیستم" نامیده می شود - با زخمی شدن بافت گیاه القا می شود و سپس از برگ به برگ دیگر منتقل می شود.

با استفاده از میکروالکترودهای انتخابی یونی می توان سیگنال های الکتریکی را در گیاهانی که از برگ به برگ دیگر حرکت می کنند اندازه گیری کرد. سرعت انتشار سیگنال ها با تغییر ولتاژ روی غشای سلولی بین 5 تا 10 سانتی متر در دقیقه بود.

دانشمندان این نوع جدید از سیستم انتقال سیگنال الکتریکی را با استفاده از روشی جدید کشف کردند: الکترودهای رشته ای از طریق روزنه های باز مستقیماً به بافت داخلی برگ وارد شده و سپس روی دیواره سلولی قرار گرفتند (تصویر را ببینید). روزنه ها از نظر میکروسکوپی سوراخ های کوچکی در سطح برگ هستند که گیاهان تنظیم تبخیر و تبادل گاز را تسهیل می کنند.

دانشمندان دریافتند که سیگنال الکتریکی جدیدی که آنها "پتانسیل سیستم" نامیدند، القا شده و حتی با جراحت تعدیل شده است. اگر برگ گیاه زخمی شود، قدرت سیگنال می تواند متفاوت باشد و بسته به نوع و غلظت کاتیون های اضافه شده (مانند کلسیم، پتاسیم یا منیزیم) در فواصل طولانی در برگ های زخمی نشده اندازه گیری می شود. این انتقال یون ها از طریق غشای سلولی نیست که باعث تغییرات مشاهده شده در ولتاژ منتقل شده از برگ به برگ و سپس به برگ بعدی می شود، بلکه فعال شدن پمپ های پروتونی است.

هوبرت فله از دانشگاه گیسن می گوید: «این دلیلی است که «پتانسیل سیستمی» که ما اندازه گیری کردیم به هیچ وجه نمی تواند با پتانسیل عمل کلاسیک موجود در اعصاب حیوانات و همچنین در گیاهان مقایسه شود.پتانسیل‌های کنش از ویژگی‌های همه یا هیچ پیروی می‌کنند: اگر به آستانه محرک خاصی برسند، فعال می‌شوند و سپس دائماً پخش می‌شوند. با این حال، «پتانسیل سیستم» می‌تواند همزمان اطلاعات مختلفی را حمل کند: قدرت محرک القاکننده (سیگنال زخم) می‌تواند بر دامنه سیگنال سیستمیک و همچنین تأثیر یون‌های مختلف تأثیر بگذارد.

آکسل میتوفر از ماکس پلانک می‌گوید: «ممکن است در مسیر یک سیستم انتقال سیگنال مهم قرار داشته باشیم که توسط گیاه‌خواری حشرات ایجاد می‌شود. در عرض چند دقیقه به کل گیاه هشدار داده می‌شود و دفاع گیاه در برابر دشمنش فعال می‌شود». موسسه اکولوژی شیمیایی در ینا.

"پتانسیل جدید سیستم" در پنج گونه مختلف گیاهی، از جمله محصولات کشاورزی مانند تنباکو (Nicotiana tabacum)، ذرت (Zea mays)، جو (Hordeum vulgare) و لوبیا مزرعه (Vicia faba) شناسایی شد.