Uit het laatste onderzoek is gebleken dat wanneer de bladeren van planten met elkaar in contact komen, er een biologisch signaalnetwerk wordt gevormd, dat een vroege waarschuwing voor omgevingsstress naar "buren" stuurt, waardoor het vermogen van de hele plantengroep om stress zoals fel licht te weerstaan aanzienlijk wordt verbeterd.vaardigheid. Het onderzoeksteam wees erop dat dit fenomeen naar verwachting ons traditionele begrip van de relatie tussen planten zal veranderen; ze zijn niet alleen concurrenten, maar 'kruipen ook samen voor warmte' in ruige omgevingen.
Het onderzoek werd voltooid door het team van botanicus Ron Mittler van de Universiteit van Missouri. Het artikel is gepubliceerd op het preprintplatform BioRxiv, maar is nog niet door vakgenoten beoordeeld. Ze kozen de modelplant Arabidopsis thaliana als object en verdeelden de planten in twee groepen: de ene groep werd heel dichtbij geplant zodat de bladeren met elkaar in contact waren, en de andere groep werd op een bepaalde afstand geplant om te voorkomen dat de bladeren elkaar raakten.
Na het vaststellen van deze "bladketen" benadrukten de onderzoekers de twee groepen planten met licht van hoge intensiteit, vergelijkbaar met sterk zonlicht, en beoordeelden vervolgens de mate van schade door het meten van elektrolytlekkage en het anthocyaninegehalte in de bladeren. Hoe groter de lekkage van elektrolyten, hoe ernstiger de schade aan het celmembraan, en de ophoping van anthocyanen is een typische indicator dat planten aan lichte stress lijden.
De resultaten toonden aan dat planten waarvan de bladeren met elkaar in contact waren minder bladschade hadden, een lagere accumulatie van anthocyanine en een hogere weerstand tegen lichtstress vertoonden; integendeel, planten die alleen werden gekweekt en niet in contact met elkaar stonden, hadden significant hogere anthocyanineniveaus en ernstiger schade. Wanneer je stimulatie of stress toepast op een van de planten, zegt Mittler, stuurt dit een signaal naar alle planten waarmee het in contact komt, waardoor individuen in het hele ‘aanraaknetwerk’ toleranter worden.
Al in 2022 heeft onderzoek aangetoond dat planten die met elkaar in contact staan, elektrische signalen kunnen overbrengen tussen bovengrondse delen. Op basis hiervan werd in dit werk verder de vraag gesteld: is louter ‘aanraking’ op zichzelf voldoende om de stressbestendigheid van planten te vergroten? Om het mechanisme erachter te onthullen, introduceerde het team genetisch gemodificeerde mutanten die niet in staat waren om chemische signalen normaal over te brengen, en ontwierp een ‘signaalketen’ bestaande uit drie planten: de ‘zender’ die het signaal verzendt, de ‘bemiddelaar’ in het midden, en de ‘ontvanger’ aan het einde.
Toen de tussenplant werd vervangen door een wildtype, konden de terminale ontvangers bescherming krijgen tegen lichte stress; toen het tussenproduct werd vervangen door een defecte mutant, verloren de terminale planten deze beschermingslaag, wat aangeeft dat chemische signalering tussen contacten van cruciaal belang is voor een betere weerstand tegen stress. Dit experimentele ontwerp wijst ook op de sleutelrol van waterstofperoxide: gerelateerde secretie wordt beschouwd als een belangrijke schakel in het verbeteren van de weerstand van plantenpopulaties.
De traditionele opvatting is dat planten meer een competitieve relatie zijn: strijden om ruimte, licht en voedingsstoffen. Mittler stelde een evolutionair 'trade-off'-perspectief voor: in situaties met veel roofdieren en hoge milieudruk kan het groeien in groepen en het onderhouden van fysiek contact leiden tot een sterkere algehele overlevingskansen; Terwijl in een ideale omgeving met vrijwel geen druk en voldoende middelen, alleen groeien individuen kan helpen het gebruik van hulpbronnen te maximaliseren.
Piyush Jain, een plantenbioloog aan de Cornell University die aan het onderzoek deelnam, merkte op dat het experimentele ontwerp dat in dit onderzoek werd aangenomen "doordacht en ingenieus" was en hielp bij het verder onderzoeken van de communicatieroutes tussen bovengrondse planten die nog relatief onbekend zijn. Hij merkte op dat het ontwerp antwoord geeft op een al lang bestaande vraag: welke rol chemische en elektrische signalen spelen in het vermogen van planten om overmatige lichtstress te weerstaan.
Hoewel het onderzoek zich nog in de preprint-fase bevindt en de conclusies nog moeten worden geverifieerd door meer onafhankelijke experimenten, heeft het nieuwe aanwijzingen opgeleverd over hoe planten "elkaar ondersteunen" onder omgevingsstress. Naarmate de relevante mechanismen verder worden opgehelderd, kunnen mensen wellicht bewuster gebruik maken van het ‘natuurlijke gezamenlijke afweersysteem’ dat wordt veroorzaakt door contact tussen planten in de landbouwbeplanting en de gewasindeling.