Учёные исследовали рост растений в отсутствие гравитации

На примере небольших цветковых растений, резуховидок Таля, исследователи из США показали, что в условиях невесомости направление роста растений сохраняется и корни распространяются в противоположную от побегов сторону

(иллюстрация Paul et al.).

На протяжении эксперимента растения находились в специальных ёмкостях с прозрачной питательной средой. Общая экспериментальная установка также содержала камеру, которая делала снимки каждые шесть часов на протяжении первых 15 дней роста растений

(иллюстрация Paul et al.).

На поверхности Земли все растения тянут свои стволы и стебли ввысь, при этом их корни стремятся к центру планеты, то есть обладают отрицательным геотропизмом.

Всё потому, что ориентация в пространстве и рост растения определяются не только генетическими факторами, но и условиями произрастания, одним из которых является гравитация.

За последние пять лет было опубликовано более 300 работ, касающихся выдающейся роли геотропизма в жизни царства растений. Но до сих пор оставался недостаточно изученным вопрос влияния силы притяжения Земли на два важных показателя корневой системы: её "завивание" и "отклонение".

Так называемое завивание корней происходит из-за периодической смены направления роста их кончиков. Считается, что это явление связано с необходимостью преодолевать препятствия – после огибания корень, руководимый гравитацией, вновь устремляется вниз.

Отклонение, в свою очередь, – процесс углового смещения корня, когда он касается какой-либо поверхности, например, при ветвлении. Ранее учёные полагали, что завивание и отклонение корня происходит по одному и тому же сценарию.

На примере небольших цветковых растений, резуховидок Таля, исследователи из США показали, что в условиях невесомости направление роста растений сохраняется и корни распространяются в противоположную от побегов сторону (иллюстрация Paul et al.).

Чтобы лучше разобраться в вопросах развития корневой системы растений и влияния на этот процесс гравитации, исследователи из университета Флориды (University of Florida) решили полностью исключить последний фактор и запустили своих подопечных в космос.

На Международную космическую станцию в 2010 году были отправлены два сорта небольшого цветкового растения, часто используемого в биологических экспериментах (резуховидки Таля). Подрастая, они опровергли сразу несколько устоявшихся убеждений.

Чтобы оборудованию легче было следить за ростом, на протяжении всего эксперимента растения находились в специальных ёмкостях с прозрачной питательной средой. Общая экспериментальная установка также содержала камеру, которая делала снимки каждые шесть часов на протяжении первых 15 дней роста растений.

Телеметрические данные в режиме реального времени передавались с борта МКС на Землю в Центр космических исследований Кеннеди (Kennedy Space Centre), где был поставлен параллельный эксперимент с контрольными образцами растений. Таким образом, учёные имели возможность сравнить показатели роста резуховидок под действием гравитации и без неё.

На протяжении эксперимента растения находились в специальных ёмкостях с прозрачной питательной средой. Общая экспериментальная установка также содержала камеру, которая делала снимки каждые шесть часов на протяжении первых 15 дней роста растений (иллюстрация Paul et al.).

Выяснилось, что в условиях невесомости рост растения определяется направлением падающего света или фототропизмом. Это явление было известно учёным довольно давно, но его роль в ориентации корней была недостаточно изучена.

Исследователи обнаружили, что в отсутствии гравитации, но при наличии направленного света, корни резуховидок растут точно так же, как и на Земле, ровно в противоположную от побегов сторону (то есть туда, где меньше света).

По окончании эксперимента выяснилось, что общая длина растений в космосе меньше, чем у контрольных экземпляров на Земле. Но при этом корневая система всех растений обрела классическую витиеватость и наклон.

В статье в журнале BMC Plant Biology, исследователи делают вывод: для завивания и отклонения корней гравитация не является основополагающим фактором.

Ведущий автор работы Анна-Лиза Пол (Anna-Lisa Paul) также отмечает, что описанные выше признаки корневой системы различны для растений, выросших на Земле и в космосе. И если завивание для основного и контрольного экспериментов сопоставимо, то отклонение в условиях невесомости оказалось существенно больше. Этот факт говорит о разных механизмах этих процессов, что ранее было неизвестно.

Безусловно, пока результаты космического эксперимента с ростом корней растений имеют существенное значение именно для фундаментальной науки. Но кто знает, может когда-нибудь, люди будут засевать поля и на других планетах, и тогда полученные сейчас данные окажутся бесценными. 

Также по теме:
Космический "Ноев ковчег" готовится к старту
Живые растения превратили в источник электричества
Родить в космосе
Учёные выяснили, что в космосе черви живут дольше, чем на Земле
Обнаружено отрицательное воздействие невесомости на гены