Быстрое картирование электрических сигналов в растениях с помощью новой биоэлектронной технологии

Новая технология позволила сделать открытия об электрической сигнализации, которая заставляет ловушку венериной мухоловки (Dionaea muscipula) захлопываться. Биоэлектронная технология позволяет проводить углубленные исследования о том, как растения реагируют на окружающую среду и стресс. Работа опубликована в журнале Science Advances.

Растения генерируют электрические сигналы в ответ на прикосновение и стрессовые факторы, такие как раны от травоядных. В отличие от животных, растения должны справляться со стрессом на месте.

"Существует большая потребность в разработке растений, более устойчивых к стрессу... Я думаю, что эта новая технология может внести вклад в эту область исследований", — говорит Элени Ставриниду, руководитель группы Electronic Plants в Университете Линчёпинга, Швеция.

Венерина мухоловка используется как модельная система для изучения быстрой электрической сигнализации. Её ловушка захлопывается, когда сенсорный волосок на внутренней стороне стимулируется дважды примерно за 30 секунд.

Электрическая сигнализация основана на разности напряжения между внутренней частью клеток и внешней средой, создаваемой движением ионов. При механической стимуляции ионы быстро проходят через клеточную мембрану, вызывая импульс.

В новом исследовании учёные продемонстрировали технологию многоэлектродного массива для изучения возникновения и распространения электрического сигнала у мухоловки. Устройство представляет собой очень тонкую плёнку с электродами, которая повторяет кривизну лопастей растения.

Используя около 30 электродов, исследователи измерили сигнал после стимуляции волоска и сопоставили его с движением ловушки.

"Теперь мы можем с уверенностью сказать, что электрический сигнал возникает в сенсорных волосках венериной мухоловки. С нашей технологией мы также видим, что сигнал распространяется в основном радиально от волоска, без чёткого направления", — говорит Элени Ставриниду.

Новая технология также позволила обнаружить, что сигналы иногда возникают спонтанно из нестимулированных волосков.

"Один из самых важных аспектов этого исследования — мы показываем, что биоэлектронные технологии, широко используемые в биомедицинских исследованиях, можно применять и в физиологии растений, открывая возможности для новых открытий", — заключает Ставриниду.