生物学者らは、果物が一種の「植物の神経系」につながっていると報告している。人工知能を使った反応の分析によると、トマトが毛虫に食べられると、毛虫は母植物に電気警告信号を送るという。信号伝達は、植物全体に生化学的警報反応を引き起こし、防御手段を通じてさらなる攻撃に対して自らを武装させることができるようです。このシステムについてさらに詳細な洞察が得られれば、革新的な作物保護戦略の開発につながる可能性がある、と科学者らは述べている。
何が私を悩ませているのでしょうか？よく知られているように、接触の刺激や痛みは私たちに危険を警告し、防御反応を引き起こす可能性があります。蚊が私たちを刺そうとしていることに気づき、攻撃してしまうことがあります。これは、電気インパルスを通じて皮膚の炎症を脳に伝える神経系によって可能になります。植物には神経がありませんが、近年の研究では、植物が情報を伝えるために電気信号も使用していることが示されています。神経の機能は、植物内の水と栄養素を輸送および再分配する伝導管によって引き継がれます。荷電分子を放出することにより、これらの長距離ラインは、神経と同様に、遠く離れた植物の部分間で電気信号を伝達することができます。
植物の「神経系」が見える
これまでの研究では、葉が損傷すると電気インパルスが放出され、植物の全身反応が引き起こされることが示されている。しかし、これらの信号伝達の正確な意味と機能はまだよく理解されていません。果物がこの通信ネットワークにどの程度接続されているかは、これまで知られていなかった。特別な特徴は、光合成が活発な葉とは対照的に、これらの器官は栄養を受け取るだけであることです。これらの器官はパイプシステムの一方通行のように見えます。 「しかし、果物も植物の生きた部分であり、機能的には私たちがこれまで考えていたよりも複雑である可能性があります」とブラジルのペロタス連邦大学のガブリエラ・ニーマイヤー・ライシッヒ氏は言う。
これらの器官が電気信号を介して母植物とどの程度通信しているかを調べるために、彼女と同僚はトマト植物の研究を実施しました。赤い構造は野菜とみなされますが、植物学的に言えば、果物、つまりベリーです。電位の変化を検出するために、研究者らは果実を植物に接続する枝の端に電極を取り付けた。それから彼らは座った
害虫はトマトを狙い、24時間トマトを食べさせました。これらは、トマトやイチゴなどを食べることで有名なフクロウチョウの毛虫でした。
AIが電気信号のパターンを解明
研究者らは機械学習手法を使用して、侵入前、侵入中、侵入後の電気反応を比較した。この形式の人工知能は、信号のパターンを明らかにすることができます。研究者らが報告しているように、分析では攻撃の前後の信号に明らかな違いがあることが示されました。 「私たちは、果物がキャタピラ攻撃などの脅威を植物の残りの部分に伝達する可能性があることを文書化することができました。これにより、他の部分も同じ攻撃に備えることができる可能性があります」とニーマイヤー・ライシグ氏は言う。これはさらなる試験結果から明らかになった。科学者らは、過酸化水素の放出など、試験プラント内での典型的な生化学的警報反応を記録した。これらの反応は、毛虫による被害から遠く離れた植物の部分でも引き起こされていることが判明した。
科学者らは、この結果がシステムに関する基本的な洞察を示していると強調している。これまでの測定結果は、電気信号伝達の全体的な印象を与えるに過ぎない。将来的には、機械学習を使用してプラント情報システムをさらに正確に解読したいと考えています。彼らはまた、トマトの反応が他の植物種でもどの程度起こるのか、脅威の種類によって違いがあるのかどうかも調査したいと考えている。
植物の電気信号伝達の研究は、農業における診断にも適している可能性があると研究者らは述べている。「我々のような研究が今後も進み、開放環境で電気信号を測定する技術がさらに改良されれば、害虫の侵入を検出できる可能性がある」早期に行うことで、攻撃的な防除策が緩和され、より正確な昆虫管理が可能になります」とニーマイヤー・ライシッグ氏は述べています。 「植物が果物とどのように相互作用するかを理解すれば、果物の品質、害虫に対する耐性、収穫後の保存期間を改善するために、システムが有利な影響を受ける方法も明らかになる可能性があります」と科学者は述べています。
出典: Frontiers、専門記事: Frontiers in Sustainable Food Systems、doi: 10.3389/fsufs.2021.657401
