En petuniaknopp som inte har öppnat sig (överst) kommer att från luften överföra flyktiga föreningar från blommans rör till stigmatiseringen innan den öppnas. Upptäckten, av Purdue University-forskare, är den första organ-till-organ-kommunikation som upptäckts i blom. Kredit:Purdue Agricultural Communication foto/Tom Campbell
Blommor använder flyktiga föreningar som kallas terpener för att kommunicera med och skydda sig från omvärlden. Aromerna producerade välkomna pollinerare samtidigt som de avvärjde skadedjur och sjukdomar.
Nu, En studie från Purdue University visar att petunior använder terpener i en slags intern kommunikation och för att förbättra växtens reproduktionsförmåga. Natalia Dudareva, en framstående Purdue professor vid institutionen för biokemi och ledare för forskningen, publicerade resultaten i ett papper på tidskriftens omslag Naturens kemiska biologi .
"I allmänhet, flyktiga föreningar hjälper till med växt-till-växt-kommunikation och försvar, men det här är första gången vi har sett att växter använder dessa föreningar för interorgankommunikation och signalering, ", sa Dudareva. "Det är praktiskt taget en ny fysiologisk process som vi aldrig har känt förut."
Dudareva, tillsammans med medförfattarna Benoît Boachon, en före detta forskarassistent i Dudarevas labb, forskare i labbet av Purdues John Morgan och Sharon Kessler, och kollegor från universitetet i Salzburg i Österrike, visade att innan en petunia blomma öppnar sig, knoppen fungerar som en sorts gasningskammare.
"Vi letade efter förekomsten av terpener i fortplantningsorganen hos petuniablommor, och vi märkte att dessa föreningar ackumulerades i stigmat. Men uttrycket av genen och aktiviteten som leder till biosyntesen av dessa terpener skedde inte i stigmatiseringen. Det hände i blomröret, " sa Boachon.
Purdue Universitys Natalia Dudareva och Joseph Lynch, en associerad forskare i Dudarevas labb, fastställt att petunior naturligt röker sig själva, överföring av flyktiga föreningar från blomröret till stigmatiseringen. Processen är viktig för växtförsvaret, hälsa och reproduktion. Kredit:Purdue Agricultural Communication foto/Tom Campbell
Forskare utförde tre experiment för att bekräfta deras gasningshypotes – att terpener som finns i stigmat faktiskt genererades och släpptes ut från blommans rör och sedan transporterades från luften och senare absorberades av stigmat.
Först, de odlade blomknoppen utan röret och noterade att det fanns betydligt mindre terpenansamling i stigmat. Nästa, de satte en etikett på föreningarna i blomröret. Senare analys visade att de märkta föreningarna hittades i stigmat.
Till sist, de tystade genen som producerar terpener i blomröret. De resulterande blommorna hade mindre terpenansamling i sina stigmas. Terpenackumuleringen kunde återställas i stigma med genen tystad helt enkelt genom att placera dem i rör med genen aktiv.
Förvånande, petunior som saknade gasning av terpener från blomröret gav också mindre stigmas och cirka 30 procent färre frön. Det tyder på att kontroll av terpenproduktion i växter kan öka fröproduktionen, något som inte beaktades innan detta arbete.
"Flyktiga föreningar antogs vara involverade i försvar och kommunikation, men inte i utvecklingsprocessen, ", sa Dudareva. "Nu ser vi att de har funktioner som liknar hormoner. Det skulle kunna vara möjligt att förbättra utvecklingen av reproduktiva organ och öka utbytet av frö. Detta öppnar ett nytt fält för studiet av en fysiologisk process som involverar dessa föreningar."
