Az SZTE TTIK Biológia Intézet Növénybiológiai Tanszéke többek között a növények öt érzékéről, valamint a városi fák védekező tulajdonságairól rendezett bemutató kísérleteket a Kutatók Éjszakáján. A demonstrációkat Kolbert Zsuzsanna, Poór Péter, Feigl Gábor és Gallé Ágnes csoportja állította össze. Érdemes velük tartani, ha nem tudnánk eldönteni, beszélgessünk-e szobanövényeinkkel.

A fa érzi, ha az aljnövényzetben rovar rág egy növényt

Érzékelik-e egymás illatát a növények? Tény, hogy amikor a növényt rovar kezdi rágni, gázmolekulák szabadulnak fel, és ebből a környezetében lévő többi növény igazolhatóan érzékelni fogja a támadást, és molekulárisan fel tud készülni rá, magyarázta Martics Atina PhD-hallgató az első kísérleti asztalnál. A trükk fordítva is működik, a növény képes olyan illékony komponenseket kibocsátani, amelyekkel ragadozó rovarokat vonz magához a kártevők eltávolítására, vagy éppen a megporzást elvégző rovarokat csalogatja virágaihoz.

Martics Atina PhD-hallgató. Fotó: Kovács-Jerney Ádám

De hogyan érzékelik a növények egymás illatmolekuláit? A kutatók a számos ismert aromás vegyület közül jelenleg még egyetlen egynek ismerik a növényi receptorát. Mi összemorzsoláskor érezzük az illatot, mivel a növény levelén mirigyszőröket nyomunk el; ugyanez történik, amikor a levelet elrágja a rovar, és erős aromájú terpének szabadulnak fel. A növények annyira érzékenyek ezekre az erős illatokra, hogy miközben az aljnövényzetben rovarrágás történik, a fölötte lévő fa érzékelheti, hogy baj van. A pontos védekezési mechanizmust a kutatók még nem ismerik, de feltételezik, hogy lennie kell egy jelátvitelnek, amivel a másik növény leolvassa az illatmolekulákat. A jelenség kutatása gyakorlati alkalmazást is ígér: az illathatás felhasználható lehetne például az üvegházi növénytermesztésben. Azon is elgondolkodhatunk, tette hozzá Martics Atina, hogy az otthon párologtatott téli illatkoktélunkkal vajon mit váltunk ki a szobanövényeinkben.

Az ázsiaiaknak ízletes, nekünk poloskaízű

A növények ízérzékelésének az feleltethető meg, hogy különböző molekulákat képesek kibocsátani a gyökérrendszeren keresztül, és ezzel kommunikálnak egymással, mondta Czékus Zalán biológus. Az asztalnál bemutatott szemléltető kísérlet meglepő eredménnyel járt: egy edényben egy olyan növény volt, amely gyökerén keresztül érzékelte az oldatban található káros vegyi anyagot, ami láthatóan stressztüneteket váltott ki benne. Gyökérzetének másik felét átvezették egy „veszélytelen” tápoldatot tartalmazó edénybe, és ebbe egy másik növény gyökerét is belevezették. Kiderült, hogy a veszélyt érző növény olyan anyagokat bocsátott ki, amelyek informálták a szomszéd növényt a másik edényben érzékelhető stresszhatásról. Az eredmény: pusztán azzal, hogy az érintett növény gyökérzetének egy része átkerült egy másik közegbe, a szomszéd növényen is tünetek jelentek meg, pedig nem is érintkezett a stresszelő közeggel. Czékus Zalán szerint a jelenség gáz halmazállapotú molekulákkal is működik, ennek legjobb példája, amikor a leszedett paradicsomból vagy banánból etiléngáz fejlődik, ami beérleli a többi termést is. A biológus elárulta, hogy tervezik annak vizsgálatát, hogy milyen gázmolekulák révén találnak rá a poloskák a növényekre. – Ha rájövünk, mi vonzza a poloskát vagy más rovart, csapdát tudunk készíteni ellenük – mondta.

Czékus Zalán biológus. Fotó: Kovács-Jerney Ádám

Czékus Zalán a másik demonstrációs asztalon a kemesztézis nevű jelenséget, vagyis az irritáló vagy potenciálisan káros anyagok kémiai érzékelését szemléltette.

– A kemesztézis áll a hátterében annak, hogy miért érzünk hamis hőérzetet, amikor chilipaprikát eszünk, és miért van frissítő hatása az eukaliptusz vagy a menta fogyasztásának. A mentol, az eukaliptol vagy a paprikában található kapszaicin kémiai érzékelése ugyanis olyan receptorokhoz kötődik, amelyek alapvetően a hideg, a meleg vagy akár a fájdalom érzékeléséért felelősek. Ezen alapul a különböző rágógumik, hűsítő italok frissítő hatása – valójában az erős illatú anyag becsapja a receptorokat.

Egyáltalán nem biztos azonban, hogy mindannyian egyformán érzékeljük az ízeket. A koriander zöld levelét például a pakisztáni vagy indiai emberek többsége kellemesen fűszeresnek, a petrezselyemhez hasonlónak ízleli, az európaiak viszont alapvetően kellemetlennek érzékelik, poloska- vagy szappanízűnek, ráadásul mindenki másképpen. Ezt az eltérést egy receptor mutációja okozza, amely az európai populációkban sokkal gyakoribb. Ott helyben ki is próbáltuk, és a korianderlevél íze személyenként más-más volt, vagyis igazi mindenízű drazsénak bizonyult.

Éhes kecske ellen selymes szőrű levelek

Hogyan érzékelik a növények a külvilágot? A kihelyezett mikroszkópon át jól láthatóak voltak a csalán vagy a szarvasagancspáfrány növényi szőrei. A csalánnak injekcióstű-szerű képződményei vannak, érintésre letörik a végük, és a bennük lévő hangyasav a bőrünkbe jut, viszketést okozva.

A Vénusz légycsapójának csapdája is érintésre lép működésbe. Pelsőczi Alina biológus magyarázta el, hogy a csapdát alkotó levélkéken is szőrök vannak, de ezek nem fognak minden érintéstől összezárulni, mert az túl sok energiát vonna el a növénytől. A rovarnak ehhez gyors egymásutánban kétszer kell érintenie a levélkéket. Becsukódás után a növény elkezdi emészteni a rovart és felvenni a számára fontos tápanyagot; szüksége van rá, mivel a mocsarakban nitrogénszegény környezetben él.

Mészáros Enikő biológus. Fotó: Kovács-Jerney Ádám

Az asztalon kis cserépben mimóza volt látható; „bírta szegény a kiképzést”. Aki arra járt, látni akarta az összezáródását.
– A mimóza reakciója nagyon gyors, ami ritkaság a növényvilágban, de ennek is megvan az értelme. Jön a növényevő, dobog a patájával, a mimóza pedig erre összecsukja a leveleit. A levélzet innentől már fonnyadtnak tűnik, nem látszik annyira ízletesnek, ezért nem legelik le. A növényre ugró szöcske, sáska alatt is egyből összecsukódnak a megrágcsálható levelek – magyarázta Pelsőczi Alina.

A gesztenye termésének szúrós burkával tartja vissza a táplálékkeresőket, viszont vannak növények, amelyeknek annyira selymesen szőrösek a levelei, hogy a legéhesebb kecskének sincs kedve lelegelni őket. A szőrös levélzetnek egyúttal fényvisszaverő hatása is van, mikroklímát biztosít, amelyben a növényt nem süti meg annyira a nap, és nem fagy el könnyen. A lótuszlevél szőrei vízlepergetőként is működnek, a vízcseppek összegurulnak, és nem nedvesedik át a levél. Ide illik a komló trükkje is, amelynek érdes szára a kapaszkodásban segíti.

Bátran kiabáljunk szobanövényeinkkel!

Hallják-e egymást a növények? A demonstrációs asztalnál Kukri András PhD-hallgató várt, aki bizonyos fokig maga is szkeptikus a témában. Nemrég járta meg a netet az a különös hír, hogy a stresszes növények képesek sikítozni, vagyis szárazság esetén nagyon magas frekvenciájú hangokat adnak ki a kapillárisokban, ahol a vizet vennék fel. A magyarázat az, hogy e szállítóedényekben nyomáskülönbség alakul ki, ezért buborékok keletkeznek, és e buborékok kidurranását interpretálják hangként. Az izraeli tanulmány még ennél tovább megy: a növényevők képesek érzékelni ezt a hangot, és érdekes módon a csendes növényeket preferálják.

Arra is van kutatási adat, hogy a lúdfű növények, ha rágcsáló hernyók hangját játszották le nekik, védekező vegyi anyagokat kezdtek termelni, pontosan úgy, mintha éppen rágnák őket.

A ligetszépe virágai pedig a beporzót várva megnövelték nektárjuk cukortartalmát a zümmögő méhek hangjára.
– Egy budapesti konferencián láttam erről egy posztert, azt vizsgálták, hogy a beporzó poszméh hangjának lejátszásakor a növényi nektár fruktóztartalma megemelkedett. A méhek már 1 százaléknyi cukortartalom-különbséget is képesek érzékelni, és ez a növény számára evolúciós előny – mondta Kukri András.

Kukri András PhD-hallgató. Fotó: Kovács-Jerney Ádám

De hogyan is van ez a növényi „hallás”? A mimóza levelei összecsukódnak már attól is, ha hajszárítóval ráfújunk. A mi hallásunk is alapvetően mechanikai érzékelésű, mivel a folyadék rezgését interpretáljuk hangként. András szerint a növényeknek is vannak receptoraik a rezgések érzékelésére. Például képesek egy vízvezeték felé nőni, és erre azt szokták felhozni magyarázatnak, hogy a „hallják” a vezetékben áramló víz hangját, vagyis inkább érzékelik a víz által keltett rezgéseket.

Akkor beszélgessünk is a szobanövényeinkkel? Biztos, ami biztos, megtehetjük, mivel bizonyos frekvenciájú hangok állítólag jobban növesztik őket. Egy piemonti pincészet például Mozartot játszik le a szőlőnek. Ha viszont a beszélgetést választjuk, használjunk inkább megafont, ugyanis egy cikk 90 decibelt állapított meg optimális hangintenzitásként, de állítólag a félhangos 40-50 decibel értékre is képesek reagálni a növények.

Rózsaszín pigmenttel védekezik az UV ellen a levél

A látás asztalánál Jász Krisztián PhD-hallgató várt; egy kihelyezett floráriumot kék színű fényt adó lámpával világítottak meg. A kékes fény eredménye az lett, hogy az amúgy zöldes, világosabb színű levelek egyes növényeknél rózsaszínné váltak.

– A fény kék spektruma közel áll az ultraibolyához, ezért a növény a káros sugárzással szemben ezzel a rózsaszín színanyaggal védekezik. A levélben antocián pigmentek keveréke jelenik meg, és ez visszaveri az UV-t; mondhatni, a növények számára ez jelenti a barnulást. Az antocián egyébként természetes növényi pigment, ez adja zöldségek, gyümölcsök lila, kék és piros színét – magyarázta Jász Krisztián.

Egy másik kísérletben egy olyan faj kék színű virágja volt látható, amelyiknek amúgy nincs kék virágú változata. Mint kiderült, a növény ételfestékkel megfestett vízben állt, és ez a festék halmozódott fel a szirmokban. A kereskedelemben kapható kék orchideák ugyanezzel a trükkel kapják színüket.

Jász Krisztián PhD-hallgató. Fotó: Kovács-Jerney Ádám

Hogyan élik túl a városi fák?

A Biológia Intézet halljában a városi fákról is szólt bemutató. A kérdés aktuális, hiszen a klímaváltozás miatt egyre nagyobb szárazság, hő- és UV-terhelés éri az utcák növényzetét. De milyen kihívások előtt áll egy városi fa?

– A növényeknek remek megoldása van a túl erős napfény elleni védekezésre. Levelük lemezes szerkezetű, arra specializálódott, hogy felfogja a fény fotonjait és hatékonyan végezze a fotoszintézist – magyarázta Poór Péter biológus. – A nyári 40 °C-ban bizonyos fák képesek arra, hogy a beeső fényre merőlegesen elfordítsák leveleiket. Az ezüsthársnál látszik is, mennyire eltérő a levél fonáki része. Ennek egyrészt szerepe van a fényvisszaverésben, másrészt pedig a fonákon érezhető szőrözöttség segít kialakítani egy speciális mikroklímát, ami befolyásolja a zárósejtek működését. Ez a működés nagyon szabályozott folyamat, a fény és a sötétség, valamint számos hormon és jelátviteli komponens határozza meg.

Érdekes, jegyezte meg a biológus, hogy minden levél eltérő mennyiségű vegyületeket tartalmazhat. Ugyanazon fán a levelek pigmentösszetétele más és más lehet, mivel eltérő metabolitok vannak bennük, attól függően, hogy a fa lombkoronájának melyik részét éri több fény. A bemutatott kísérletben Koprivanacz Péter a fotoszintézisben szerepet játszó pigmenteket vonta ki a levelekből. Poór Péter elmondta, hogy a pigmentek közül nemcsak a klorofill zöld színanyaga érdekes, hanem a sárga xantofill molekulák is, amelyeknek abban van szerepük, hogy a túlzott besugárzás káros hatásaitól védjék a növényt.

Poór Péter biológus és a Gleditsia fa. Fotó: Kovács-Jerney Ádám

Egy városi fának bírnia kell a szárazságot, a hőhullámokat, és meg kell tudnia kötnie a nehézfémeket, nitrogén-dioxidokat, valamint más környezetszennyező anyagokat. Poór Péter szerint ez a két stressztolerancia nem mindig jár kéz a kézben, de vannak olyan részei a növénynek, amelyek ezt elősegítik. Ilyen például a számos kutatás fókuszában álló kutikula, a levél viaszos bevonata, amely a különböző gázmolekulák belerakódásában játszik szerepet. Úgy kell ezt elképzelni, ahogyan a parfüm bőrünkre rakódik. Ahogyan a parfümnek is minden bőrön kicsit más az illata, a kutikulába is más-más gázmolekulák rakódnak bele. Az összetétel bizonyos stresszorok esetén, vagy attól függően, hogy a levelet erős napfényből UV éri-e, dinamikusan változik akár levelenként is.

A bemutatón egy gyökeres Gleditsia, vagyis lepényfa is ott állt; erről a fajról kimutatták, hogy szerepe lehet a levegő tisztításában és a nehézfémek akkumulálásában is. Ezt a fafajt az ezüsthárssal és a mezei juharral együtt mint alkalmas városi fákat vizsgálja majd a Növénybiológiai Tanszék a Cleaner pályázati kutatási programban.

Panek Sándor

A borítóképen: Iskolások a növényi érzékelést bemutató asztaloknál az SZTE TTIK BIológiai Intézet Növénybiológiai Tanszéke által rendezett kísérleti bemutatókon a Kutatók Éjszakáján. Fotó: Kovács-Jerney Ádám