Elektrisk signal stänger gapet på köttätande växt

Att nervsystemet i människor och andra djur skickar elektriska impulser känner de flesta till. Men har även växter elektriska signaler, trots att de saknar nervsystem? Jo, även i växter förekommer elektrisk signalering som uppstår som svar på beröring och faktorer som stressar växten, till exempel skador från växtätande djur och angrepp på rötterna.

Till skillnad från djur som kan flytta sig för att komma undan, är växter tvungna att klara av stressande förhållanden på platsen där de växer.

– I dag finns ett stort behov att utveckla växter som är mer motståndskraftiga mot stress för att vi ska kunna odla mat och ha friska skogar även i framtiden. Därför är det är viktigt att vi förstår hur växter reagerar på stress och jag tror att den här nya tekniken kan bidra till den forskningen, säger forskaren Eleni Stavrinidou vid Linköpings universitet.

Läs mer om växter här: Prata med plantor – går det? 

Hos en del växter har elektriska signaler också visat sig vara kopplade till snabba rörelser. Den köttätande växten Venusfälla används av forskare som modellsystem för snabb signalering i växter.

På insidan av Venusfällans gap sitter små känselhår. När ett hår böjs, exempelvis av en insekt, kan det leda till att fällan smäller igen. Infångade djur bryts sedan ner av ett enzym i fällan och växten tar upp näringen. Men för att fällan ska stängas behövs att känselhår berörs två gånger inom cirka 30 sekunder. På så sätt kan växten spara energi genom att inte slå igen varenda gång ett hår stimuleras av annat än potentiella bytesdjur.

I den aktuella studien demonstrerar forskare en multielektrod-teknologi, som de använt för att undersöka hur den elektriska signalen uppstår och sprids i Venusfälla.

Det nyutvecklade mätinstrumentet består av en mycket tunn film med elektroder i. Eftersom den är ungefär lika tunn som plastfolie som används för att täcka livsmedel, kan den följa formen på utsidan av växtens bladflikar.

Venusfällan lyhörd för beröring

Forskarna petade på ett känselhår och mätte med hjälp av runt 30 elektroder signalen som uppstod i bladet. De filmade också växtens rörelser så att de kunde korrelera den elektriska signalen med Venusfällans stängning.

Forskarna Abdul Manan Dar och Eleni Stavrinidou visar hur multielektrodstekniken kan användas för att undersöka hur elektriska signaler uppstår och sprids i växten Venusfälla. Bild: Thor Balkhed

Tidigare forskning har oftast använt endast en mätpunkt, men då inte kunnat avgöra var signalen uppstår och inte heller i vilka riktningar den fortplantar sig.

– Nu kan vi med säkerhet säga att den elektriska signalen kommer från Venusfällans känselhår. Med vår teknologi ser vi också att signalen framför allt sprider sig radiellt från håret utan någon tydlig riktning, säger Eleni Stavrinidou.

Öppnar för nya möjligheter

Den nya mättekniken låter också forskarna upptäcka ny information. Eftersom de kunde mäta signaler från hela fällan såg de att det ibland uppstår signaler spontant och att dessa kommer från känselhår som inte har stimulerats.

– Det är mycket intressant och vi vet ännu inte varför det händer och vad funktionen är. En av de viktigaste sakerna med den här studien är att vi visar att bioelektroniska tekniker, som används mycket inom neurovetenskaplig forskning, också kan tillämpas direkt i forskning om växtfysiologi. Det öppnar upp möjligheter att göra nya upptäckter, säger Eleni Stavrinidou.

Den nya tekniken har utvecklats av forskare vid Linköpings universitet i samarbete med forskare vid Columbia University, som använder teknologin för neurovetenskapliga undersökningar i djur.

Vetenskaplig studie:

Plant electrophysiology with conformable organic electronics: Deciphering the propagation of Venus flytrap action potentials, Science Advances

Kontakt:

Eleni Stavrinidou, ­­­­­­­­universitetslektor på institutionen för teknik och naturvetenskap vid Linköpings universitet, eleni.stavrinidou@liu.se