Watafiti wa Cambridge wameonyesha kuwa mimea inaweza kudhibiti kemia ya uso wao wa petal ili kuunda ishara za giza zinazoonekana kwa nyuki.
Ingawa maua mengi hutokeza rangi zinazoonekana kuwa za rangi na hutumika kama kielelezo kwa wachavushaji, baadhi ya maua pia huunda ruwaza za hadubini zenye sura tatu kwenye sehemu za petali. Mistari hii inayolingana huakisi urefu fulani wa mawimbi ya mwanga ili kutoa athari ya macho isiyoonekana ambayo haionekani kila mara kwa macho ya binadamu, ilhali inaonekana kwa nyuki.
Kuna ushindani mkubwa wa kuzingatia kutoka kwa wachavushaji na—ikizingatiwa kwamba 35% ya mazao duniani yanategemea uchavushaji wa wanyama—kuelewa jinsi mimea inavyotengeneza petali ambayo inawapendeza wachavushaji inaweza kuwa muhimu katika kuelekeza utafiti na sera za siku zijazo katika kilimo, bayoanuwai na uhifadhi.
Utafiti ulioongozwa na timu ya Profesa Beverley Glover katika Idara ya Sayansi ya Mimea ya Cambridge ulionyesha kuwa kuna muundo zaidi wa petal kuliko inavyoonekana. Matokeo ya awali yalionyesha kuwa mitambo buckling ya nyembamba, kinga cuticle safu juu ya uso wa petals vijana kukua inaweza kusababisha malezi ya matuta microscopic.
Mituta hii iliyopangwa nusu-nusu hufanya kama vipandio vya mtengano vinavyoakisi urefu tofauti wa mawimbi ya mwanga ili kuunda athari dhaifu ya samawati-halo katika wigo wa bluu-UV ambao nyuki wanaweza kuona. Hata hivyo, kwa nini striations hizo huunda tu katika maua fulani au hata tu kwenye sehemu fulani za petals haikueleweka.
Edwige Moyroud, ambaye alianzisha utafiti huu katika maabara ya Profesa Glover na sasa anaongoza kikundi chake cha utafiti katika Maabara ya Sainbury, ametengeneza hibiscus asilia ya Australia, Venice mallow (Hibiscus trionum), kama spishi mpya ya kielelezo kujaribu kuelewa jinsi gani na lini. miundo hii ya nano kuendeleza.
"Mtindo wetu wa awali ulitabiri kwamba ni kiasi gani cha seli hukua na ni kiasi gani cha chembe chembe hizo hutengeneza zilikuwa sababu kuu zinazodhibiti uundaji wa misururu," alisema Dk. Moyroud, "lakini tulipoanza kujaribu modeli kutumia. kazi ya majaribio katika Venice mallow tuligundua kwamba malezi yao pia yanategemea sana kemia ya cuticle, ambayo huathiri jinsi cuticle inavyoitikia kwa nguvu zinazosababisha buckling.
"Swali linalofuata tunalotaka kuchunguza ni jinsi kemia tofauti zinaweza kubadilisha mali ya mitambo ya cuticle, kama nyenzo ya ujenzi wa nano. Huenda miundo tofauti ya kemikali hutokeza mkato wenye usanifu tofauti au ugumu tofauti na hivyo njia tofauti za kukabiliana na kani zinazopatikana kwa chembe kadiri petali inavyokua.
Mradi huu ulibaini kuwa kuna mchanganyiko wa michakato inayofanya kazi pamoja na kuruhusu mimea kuunda nyuso zao. Dkt. Moyroud aliongeza, “Mimea ni wanakemia wa kutisha na matokeo haya yanaonyesha jinsi inavyoweza kurekebisha kwa usahihi kemia ya mikato yao ili kutoa maumbo tofauti kwenye petali zao. Sampuli zinazoundwa kwa kipimo cha hadubini zinaweza kutimiza majukumu kadhaa, kutoka kwa mawasiliano na wachavushaji hadi ulinzi dhidi ya wanyama waharibifu au vimelea vya magonjwa."
"Ni mifano ya kushangaza ya mseto wa mabadiliko na kwa kuchanganya majaribio na uundaji wa hesabu tunaanza kuelewa vizuri zaidi jinsi mimea inaweza kuunda."
Matokeo yatachapishwa katika Hali Biolojia.
"Ufahamu huu pia ni muhimu kwa bioanuwai na kazi ya uhifadhi kwa sababu yanasaidia kueleza jinsi mimea inavyoingiliana na mazingira yao,” akasema Profesa Glover, ambaye pia ni mkurugenzi wa Chuo Kikuu cha Cambridge Botanic Garden, ambamo watafiti waliona kwa mara ya kwanza maua ya Venice mallow.
"Kwa mfano, spishi ambazo zina uhusiano wa karibu lakini zinazokua katika maeneo tofauti ya kijiografia zinaweza kuwa na muundo tofauti wa petali. Kuelewa ni kwa nini pattering ya petali hutofautiana na jinsi hii inaweza kuathiri uhusiano kati ya mimea na wachavushaji wao kunaweza kusaidia kufahamisha sera katika usimamizi wa siku zijazo wa mifumo ya mazingira na uhifadhi wa bioanuwai.
Inachunguza ni nini huendesha muundo wa petali wa 3D
Watafiti walichukua mtazamo wa hatua kwa uchunguzi. Waliona maendeleo ya petal kwanza na waliona kwamba mifumo ya cuticle inaonekana wakati seli zinaongezeka, na kupendekeza kwamba ukuaji ulikuwa muhimu. Kisha wakaamua ikiwa kupima vigezo vya kimwili vinavyohusiana na ukuaji, kama vile upanuzi wa seli na unene wa cuticle, kunaweza kutabiri vya kutosha mifumo iliyozingatiwa, na wakagundua kuwa hawakuweza. Kisha wakapiga hatua nyuma ili kujaribu kubaini ni nini kilikosekana.
Sifa za nyenzo, iwe isokaboni au zinazozalishwa na chembe hai kama vile cuticle, zinaweza kutegemea asili ya kemikali ya nyenzo hii. Kwa kuzingatia hili, watafiti waliamua kuangalia kemia ya cuticle, na wakagundua kuwa, kwa kweli, hii ni sababu ya kudhibiti. Ili kufanya hivyo, walitumia kwanza njia mpya kutoka kwa uwanja wa kemia kuchambua utungaji wa cuticle katika pointi maalum sana kwenye petal. Hii ilionyesha kuwa maeneo ya petal na textures tofauti (laini au striated) pia hutofautiana katika kemia ya uso wao.
Wakilinganisha na cuticle laini, waligundua cuticle striated ina viwango vya juu vya dihydroxy-palmitic asidi na nta na viwango vya chini vya misombo phenolic. Ili kupima kama kemia ya cuticle ilikuwa muhimu kweli, walianzisha mbinu ya kubadilisha maumbile katika Hibiscus ya kubadilisha kemia ya cuticle moja kwa moja kwenye mimea, kwa kutumia jeni zinazofanana na zile zinazojulikana kudhibiti uzalishaji wa molekuli za cuticle katika mmea tofauti wa mfano, Arabidopsis.
Hii ilionyesha kuwa texture ya cuticle inaweza kurekebishwa, bila kubadilisha ukuaji wa seli, kwa kurekebisha tu utungaji wa cuticle. Kemia ya cuticle inawezaje kudhibiti kukunja kwake kwa 3D? watafiti wanafikiri kwamba mabadiliko katika cuticle kemia huathiri mali ya mitambo ya cuticle kama, hata wakati aliweka kwa kutumia kifaa maalum, petals transgenic na cuticle laini ilibaki laini, tofauti na wale kutoka kwa mimea ya mwitu.