Laika ziņas
Šodien
Apmācies
Rīgā +5 °C
Apmācies
Trešdiena, 17. aprīlis
Rūdolfs, Viviāna, Rūdis

Pēta augu spēju sazināties

Pieci jautājumi pētniekam Zigmundam Orlovskim.

Tas, ka augi spēj sūtīt cits citam signālus par briesmām, kas tuvojas, ir zināms jau sen. Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centra pētnieks Zigmunds Orlovskis ir uzsācis vērienīgu pētījumu, lai noskaidrotu, kā augi savā starpā sazinās un kā cits citam nodot informāciju, izmantojot sēņu pavedienu apakšzemes tīklu. Lai arī sākotnēji tas var izklausīties pēc zinātniskās fantastikas, tā nebūt nav.

Kad un kā radās interese izzināt dabu un augus?

Interese par dabu un tajā notiekošo man sākās jau skolas laikā. Jau kopš pamatskolas aktīvi piedalījos arī bioloģijas olimpiādēs. Pārstāvēju Latviju arī starptautiskās olimpiādēs, tāpēc studijas un arī karjeru pētniecībā turpināju tieši bioloģijas jomā. Pēc skolas beigšanas devos studēt uz Lielbritāniju. Principā visa mana augstākā izglītība no bakalaura līdz doktora grādam ir bijusi ārpus Latvijas – Lielbritānijā un Šveicē. Es studēju bioloģiju Kardifas Universitātē (Cardiff University, UK) doktorantūras studijas bija pasaulē vadošajā augu un mikrobioloģijas izpētes institūtā John Innes Centre, (Norwich, UK), pēcdoktorantūras pētījumi Augu molekulārās bioloģijas departamentā Lozannas Universitātē Šveicē, taču pirms trim gadiem atgriezos Latvijā.

Šobrīd pētāt augu "valodu". Kā augi savā starpā sazinās un kā cits citam nodod nepieciešamo informāciju?

Ir divi veidi, kā notiek augu signālu apmaiņa: izmantojot fizisku savienojumu ar kaut ko vai pielietojot bezvada savienojumu. Līdzīgi kā darbojas internets. Ja apskatām to, kāda informācija ceļo starp augiem, tad augi cits citam var nodot ķīmiskas vielas. Pirmkārt, augs var izdalīt gāzveida vielas, kas ir mazas, organiskas vielas, kuras lido pa gaisu un var sasniegt otru augu, ierosinot viņā kaut kādas reakcijas. Piemēram, kādam augam uzbrūk kukaiņi, un šis augs var aktivizēt savas aizsargspējas, saucot pēc palīdzības. Šī saukšana pēc palīdzības ir ķīmiskie savienojumi, kas var piesaistīt citus kukainīšus, kas palīdz karot ar kaitēkļiem. Šis fenomens ir aprakstīts bioloģijā.

Otrkārt, ir zināms, ka augus savā starpā var saslēgt, piemēram, parazītiskie augi, tādi kā Eiropas vija. Šis parazītiskais vīteņaugs spēj ieaugt vienā saimniekā un otrā, saslēdzot tos vienā bioloģiskā sistēmā. Ja šim augam kaut ko nodarām, varam izmainīt atbildes reakciju un novērot gēnu aktivitāšu izmaiņas, kas saistītas ar augu imunitāti otrā augā. Tas parāda to, ka pa šo savienojumu kaut kas ir ceļojis. Tas, ko es pētu, ir vēl viena veida savienojums zem zemes. Tās ir mikorizas sēnes, kuras kolonizē 80–90% sauszemes augu visā pasaulē un kuras arī veido šāda veida savienojumus. 90. gados pētnieki radioaktīvi iezīmēja barības vielas, parādot, ka tās spēj ceļot no viena auga uz otru pa šo pazemes sēņu tīklu. Savukārt es pētu to, vai bez šīm barības vielām pastāv vēl kādi citi signāli vai ķīmiskas vielas un to ierosinātās aizsargreakcijas saņēmējaugā, kas ir atkarīgas no šī starpaugu savienojuma. Šo jautājumu pētām mūsu zinātniskajā grupā BMC, kurā manā vadībā darbojas un projektus īsteno Daniels Pugačevskis, Ēriks Voroņins, Annija Kotova, Kārlis Blūms, Kristaps Pinkovskis, kā arī mani kolēģi un projekta sadarbības partneri mežzinātnes institūtā Silava – Roberts Matisons, Mārtiņš Zeps, Dainis Ruņģis, Toms Kondrotovičs.

Savā pētījumā izmantojat burkānu sakņu tīklu ar mikorizu. Kādi ir pirmie secinājumi?

Burkānu sakņu sistēmu audzējam uz Petri plates. Tie nav burkāni, ko izmantojam pārtikā, bet gan sānsaknīšu veidots tīkls. Šādas sakņu sistēmas varam saslēgt kopā, pievienojot šo mikorizas sēni, kurai arī piemīt sīks, smalks pavedienu tīkls. Pirmie secinājumi šajā eksperimentā ir tādi, ka divas burkānsaknītes, kas ir savā starpā saslēgtas ar šo sēņu tīklu, atbild uz zināmiem kairinājumiem daudz spēcīgāk nekā tās, kuras nav saslēgtas. Tas jau ir viens pierādījums, kas atbalsta hipotēzi.

Bez burkānsaknītēm manis veidotā topošā pētniecības grupa strādā arī ar citiem augiem, kas veido ne tikai saknītes uz Petri plates, bet aug arī augsnē. Pētām arī augus, kuriem ir lapas, stumbrs un saknes. Piemēram, Medicago ģints augus. Sadarbojamies arī ar mežzinātnes institūtu Silava, pētot āra bērzus un hibrīdapses. Kokus varam audzēt arī sterilos apstākļos mēģenēs. Varam veikt eksperimentus, pirms tie tiek iestādīti tālāk augsnē. Tā ka šobrīd strādājam jau ar četrām sugām.

Kādēļ šādi pētījumi ir nepieciešami?

Labums no šādas sākotnēji fundamentālas izpētes ir tāds, ka tādējādi mēs varētu uzlabot augu veselību un aizsargspējas, kas atvieglotu darbu cilvēkiem, kas iesaistīti lauksaimniecības un mežsaimniecības nozarēs. Vispirms jāuzzina, vai augi apmainās ar briesmu signāliem. Tālāk jāpēta, kas ir šis mehānisms un gēni, kas ir iesaistīti šajā procesā. Kad mums būs šīs zināšanas, mēs varēsim šos procesus pastiprināt vai pavājināt ar mērķtiecīgu selekciju un gēnu inženieriju. Varēsim veidot augus, kas var izdot spēcīgākus signālus vai arī tos labāk interpretēt. Varam arī pētīt sugu daudzveidību un saprast, kuri ir tie augi, kas izdod spēcīgākos signālus, un vai citi augi spēj šos signālus saprast. Pēc tam varēsim šādus palīgaugus stādīt starp mūsu lauksaimniecības kultūrām, jo ne visi augi, ko izmantojam lauksaimniecībā, pakļaujas ģenētiskām manipulācijām. Tāpēc izmantosim tos, kas dabā jau ir sastopami un kurus varam stādīt starp citiem augiem.

Ja zinām, ka šis tīkls ir svarīgs, bet novērojam arī augsnes traucējumus un citas lietas, kas to var izjaukt, vērtīgi būtu veikt arī lauka eksperimentu, lai saprastu, vai augu veselība tiek ietekmēta, ja šī augsne tiek uzarta vai kā citādi šie savienojumi pārtraukti. Tas mums ļautu saprast, kā labāk augsni apstrādāt. Attiecībā uz kokiem – tos var sagatavot ar šiem mikorizas iniciāļiem. Stādot kokus zemē un pieliekot klāt šo sēņu aizmetni, tas varētu palīdzēt ātrāk un spēcīgāk pārraidīt nepieciešamo informāciju. Visi šie pētījumi palīdzētu organiskās lauksaimniecības un mežsaimniecības attīstībā. Cilvēkiem šķiet – lai apkarotu kaitēkļus, jālieto dažādas ķīmiskas vielas, bet, ja mums būtu iespēja augā izmainīt noteiktas lietas, kas viņā jau ir iebūvētas, neliekot neko svešu klāt, tas mums dotu iespēju labāk aizsargāt šos augus. Būtu labums gan mums pašiem, gan apkārtējai videi. Tas palīdzētu arī potenciāli samazināt ražošanas izmaksas.

Kādi ir tuvākie plāni un ieceres?

Esam projekta sākumposmā. Šajā rudenī un nākamā gada sākumā mums būs pētījuma dati, kurus analizēsim un kurus centīsimies publicēt nākamā gada beigās. Šie dati mums ļaus vairāk saprast, kur tālāk virzīties ar jauniem zinātniskajiem projektiem. Mums ir arī sadarbība ar Vides risinājumu institūtu Cēsīs, kur ir ļoti laba metabolomikas platforma. Tuvākajā laikā plānojam viņiem nodot paraugus no mūsu eksperimenta, lai viņi varētu apskatīties, kādi metabolīti mainās augos, kas sūta un saņem signālus, atkarībā no tā, vai šis sēņu savienojums ir bijis nepārtraukts vai tomēr pārtraukts. Visu genoma gēnu aktivitāšu noteikšana arī ir nākamo mēnešu darba plānā. Paralēli notiek izpēte, cik signālus saņemošie augi ir noturīgi pret patogēniem. Tur nepieciešams laiks, lai iegūtu rezultātus. Ideja ir nākotnē izpētīt, kā augu iekšējais mikrobu sastāvs jeb mikroflora ietekmē šos signālus. Tāpēc šajā rudenī top arī nākamie zinātnisko grantu pieteikumi. 

Uzmanību!

Pieprasītā sadaļa var saturēt erotiskus materiālus, kuru apskatīšana atļauta tikai pilngadību sasniegušām personām.

Seko mums

Seko līdzi portāla Diena.lv jaunākajām ziņām arī sociālajos tīklos!

Ziņas e-pastā

Saņem Diena.lv aktuālās ziņas e-pastā!

LAIKRAKSTA DIENA PUBLIKĀCIJAS

Vairāk LAIKRAKSTA DIENA PUBLIKĀCIJAS


Aktuāli


Vides Diena

Vairāk Vides Diena


Tūrisms

Vairāk Tūrisms


Ceļošana

Vairāk Ceļošana


Dabas Diena

Vairāk Dabas Diena