Vedoucí studie Thomas Karl z NCAR (Foto: Carlye Calvin, UCAR.)

Již léta vědci vědí, že rostliny mohou produkovat metylsalicylát, který je derivátem kyseliny acetylsalicylové, tedy aspirinu. Ale výzkumníci nikdy před tím nedetekovali metylsalicylát v ekosystému, ani se jim nepodařilo zjistit, že rostliny vydávají tuto chemickou látku do atmosféry ve významném množství.
 
„Na rozdíl do lidí, kteří užívají aspirin na snižování horečky, mají rostliny schopnost produkovat vlastní aspirin, spouštějící tvorbu proteinů, které podporují biochemickou obranu a omezují jejich poškození,“ říká vedoucí studie Thomas Karl. „Naše měření ukazují, že významná množství této chemické látky mohou být detekována v atmosféře a včas vypovídat o tom, jak rostliny reagují na sucho, teploty neobvyklé pro dané roční období a další stresové faktory.“

Překvapivý objev
Na samém začátku vědci mezi stromy nehledali nějakou konkrétní chemickou látku a už vůbec ne metylsalicylát. K jeho objevení došlo vlastně náhodou. Stalo se to tak, že vloni instalovali specializované analytické přístroje v háji vlašských ořešáků blízko Davisu v Kalifornii, aby monitorovaly rostlinné emise těkavých organických sloučenin. Ke sledování těchto rostlinami emitovaných látek je vedla skutečnost, že se mohou spojovat s průmyslovými emisemi, a tak zvyšovat úroveň lokálního znečištění ovzduší.

Když vědci z NCAR prohlíželi protokoly s výsledky měření, objevili ke svému překvapení, že emise analyzovaných těkavých organických sloučenin obsahují stopy metylsalicylátu. Podařilo se jim dokonce zjistit, že úroveň metylsalicylátových emisí dramaticky rostla, když na rostliny, které byly již předtím stresovány místním suchem, zapůsobily ještě neobvykle nízké noční teploty následované velkým nárůstem teploty přes den. Přístroje namontované na věži zhruba 100 stop nad povrchem naměřily až 0,025miligramů metylsalicylátu stoupajícího z každé čtvereční stopy stromového porostu za hodinu.

Zvětšit obrázek

Alex Guenther kontroluje listy v sadu vlašských ořešáků, kde tým vědců z NCAR objevil emise metylsalicylátu. (Foto: Carlye Calvin, UCAR.)

Karl a jeho kolegové uvažovali, že metylsalicylát má u stresovaných rostlin dvě funkce. Jednou z nich je stimulace rostlin k zahájení procesu takzvané systémově získané rezistence, která je podobná imunitní reakci u zvířat. To pomáhá rostlinám odolávat nemocem a zotavovat se z nich.

Metylsalicylát může představovat mechanismus, pomocí kterého stresované rostliny komunikují se sousedními, aby je varovaly před ohrožením. Výzkumníci v laboratoři předvedli, že rostlina může vybudovat svou vlastní obranu, pokud je nějakým způsobem spojena s jinou rostlinou, která vylučuje „varovnou“ chemickou látku. Nyní, když tým z NCAR předvedl, že metylsalicylát může přibývat v atmosféře nad stresovaným porostem, tak vědci spekulují o tom, že rostliny by mohly používat chemické látky k aktivaci „ekosystémové imunitní reakce“.

„Tato zjištění poskytují reálný důkaz toho, že komunikace mezi rostlinami se objevuje na úrovni ekosystému,“ říká spoluautor studie Alex Guenther z NCAR. „Zdá se, že rostliny mají schopnost mezi sebou komunikovat prostřednictvím atmosféry.“

Zvětšit obrázek

Vědci z NCAR používali speciálně vybavené věže k měření rostlinných emisí nad korunami háje vlašských ořešáků. (Foto: Carlye Calvin, UCAR.)

Přínos pro farmáře
Na základě tohoto objevu by farmáři a lesní hospodáři mohli být vybaveni takovou technikou, která jim umožní monitorovat rostliny na časné příznaky nemoci, napadení škůdci nebo další typy stresu. V současnosti často nezjistí, že je porost nemocný, dokud se neobjeví první viditelné indikátory, jako jsou například uschlé listy.
„Tento chemický signál je velmi citlivým způsobem, jak detekovat rostlinný stres a může být řádově účinnější než vizuální kontrola,“ říká Karl. „Pokud máte dostatečně citlivý přístroj schopný získat varovný chemický signál z ovzduší, můžete učinit potřebná opatření (například použít pesticidy) mnohem dříve. Čím dříve detekujete, že se děje něco špatného, tím více můžete vytěžit z působení pesticidů a zvládnout pěstování konkrétních rostlin lépe.“

Vědcům se nyní naskýtá příležitost vyřešit hlavní záhadu těkavých organických sloučenin v ovzduší. Již léta chemici zabývající se látkami obsaženými v atmosféře tušili, že je v ovzduší více těkavých organických sloučenin než byli schopni najít. Nyní se zdá, že část chybějících těkavých organických sloučenin může být tvořena metylsalicylátem a některými metabolity rostlinných hormonů. Tento objev může pomoci vědcům lépe sledovat vliv těkavých organických sloučenin na mnohé atmosférické jevy, mimo jiné i na vývoj úrovně přízemního ozónu, který je významnou znečišťující látkou.

Vědců z National Center for Atmospheric Research (NCAR) otevřeli nové cesty výzkumu chování rostlin a jejich vlivu na kvalitu ovzduší a také má potenciál dodat farmářům časný varovný signál, že jejich rostliny nejsou v pořádku.

Zdroj: National Center for Atmospheric Research/University Corporation for Atmospheric Research.