Физиолог растений Михаэль Кноублаух (Michael Knoblauch) из Вашингтонского университета вместе со своим сыном-студентом Яном доказал 86-летнюю гипотезу о механизме движения питательных веществ внутри сосудистой системы растений, потратив на свое исследование два десятилетия.
Статья ученого опубликована в журнале eLife.
Растения производят сахара и другие питательные вещества в листьях благодаря фотосинтезу. Чтобы снабжать углеводами остальные части растительного организма, например корни или плоды, необходимо наличие собственной транспортной системы, которой является флоэма. Флоэма представляет собой ткань, пронизанную сосудами и трубками, по которым течет сок растворенных продуктов фотосинтеза со скоростью в десятки сантиметров в час.
Физиологи растений до сих пор не знали в точности, что приводит в движение флоэмный сок. В 1930 году немецкий физиолог растений Эрнст Мюнх опубликовал работу, где предложил гипотезу потока под давлением. Согласно его точке зрения, между участками синтеза и потребления питательных веществ создается сильное гидростатическое давление. Однако Мюнх не разъяснил конкретные механизмы действия.
Чтобы подтвердить гипотезу, Кноублаух измерял скорость потоков внутри флоэмной системы с помощью флуоресцентных красителей и радиоактивных изотопов. Кроме того, он создал небольшое устройство, способное измерять давление в сосудах растений. Ученый изучил движение сока в томатах, фасоли, бурых водорослях и красном дубе. С использованием различных микроскопов он также оценил диаметр стеблей, а также отверстий в ситовидных трубках — каналах, образованных клетками, концы которых напоминают сито.
Оказалось, что давление, возникающее в местах синтеза углеводов, действительно приводит в движение флоэмный сок. Важную роль в этом играет диаметр проводящих каналов: его изменение на один порядок приводит к изменению объема питательного сока, поставляемого корням или плодам, на четыре порядка.
Биолог надеется, что его работа, проясняющая работу транспортной системы в растениях, может помочь найти новые способы защиты от паразитов, поскольку вирусы, например, используют флоэму, чтобы распространиться по всему организму.