植物は911に電話をかけて隣人を助ける

Anonim

デラウェア大学の植物学者Harsh Baisは、Connor Sweeneyに高校生に、研究プロジェクトで彼を指導する意思があると電子メールで知らせると、競泳選手であるSweeneyは200m練習では蝶。

デラウェア州ウィルミントンの18歳は、「私は学ぶことがたくさんあると知っていたが、私はそれに備えていた」と語った。

2年後に数十回の実験が行われ、スウィーニー(現在はウィルミントンのチャータースクールで上級者)は、高等学校生徒のための珍しい業績である 植物科学のフロンティアで 出版された研究論文の最初の著者です。

スウィーニーとBais教授がデラウェア大学で発見したことは、あなたが芝生を刈るときや猫があなたの家の植物に鼻づまりを始めたときとは、今とは違った考えをするかもしれません。

アラビドプシス・タリアナの研究では、マスタード雑草としても知られていますが、葉が傷ついた場合、傷ついた植物は近隣の植物に緊急警報を送り、防御を強化し始めました。

UDの農業・天然資源学部の植物・土壌科学准教授であるBais博士は、「負傷した植物は近隣の人々に危険を警告します。 通信信号は、主に葉から放出される空気中の化学物質の形を取っている」と語った。

スウィーニーは週末や夏休み期間中、デラウエアバイオテクノロジー研究所のBais研究所で、実験のために推定される数千のシロイヌナズナ植物を培養して勉強しました。 種子をペトリ皿および試験管に入れ、寒天、ゼラチン状の生育培地を入れた。 種子の各バッチは約6日後に発芽し、鮮やかな緑色の葉を持つ繊細な3インチの植物に変化する。

研究所のある日、スウィーニーは同じペトリプレートに数センチ離れた2つの植物を置き、昆虫の攻撃をシミュレートするために1つの葉に2つの小さな切り口を作った。

次に起こったことは、スウィーニーが言うように、「予期せぬ驚き」でした。 翌日、無傷の隣の植物の根は、一次根からより多くの側根が突き出て、顕著に長くて丈夫になりました。

「最初は信じられませんでした」とBais氏は言います。 "私は、負傷した植物が成長する根にもっと多くの資源を入れることを期待していただろうが、我々はそれを見なかった。

Bais氏はSweeneyに実験を何度も繰り返し、植物を分割して根系間のコミュニケーションを排除するよう求めた。 以前の研究では、Baisは根の中に住んでいる土壌細菌がどのように葉の孔を伝えることができるかを示しました。

「無傷の植物が根を増やしているのは、防御を強化するために栄養を摂取し、より多くの栄養を摂取することだ」とBais氏は語る。 「根の成長を引き起こす化合物を探し始めました」

スウィーニーは重要な植物成長ホルモンであるオーキシンを測定し、傷ついた植物が周辺にあったときに近隣の植物に発現するこの遺伝子の多くを発見した。 彼はまた、損傷植物の隣の植物がリンゴ酸輸送体(ALMT-1)に対応する遺伝子を発現することを確認した。 マレイン酸塩は、数年前にBaisらが発見したBacillus subtilisを含む有益な土壌微生物を引きつける。 明らかに、損傷を受けたものに接近し、リンゴ酸輸送体を増加させた無傷の植物は、これらの微生物とより多く会合する。 これらの有益なものは、防御を強化するために無傷の植物の根と結合します。

化学信号のホーミング

"傷ついた植物は空気を介して信号を送信しています。それは自らを助けるためにこれらの化学物質を放出するのではなく、植物の隣人に警告することです"とBaisは言いました。

科学的に揮発性の有機化合物として知られているこれらの神秘的なコンセプトは何ですか?それは大気中または土壌中でどれくらい持続しますか?それは香水のスプライトや新鮮な調理済みのポップコーンの味わいですか?

「我々はまだ分かっていない」と、この研究の次の段階をすでに開始しているBaisは言う。 しかし、収穫後に草原や作物畑に入った後に芝生の畑を通過すると、これらの化合物のにおいがします。

Baisは発見のためにSweeneyを信じ、彼の他の高等学校の研究の上で、そして週に22時間上に泳ぐ彼の勤勉と学ぶ意欲を賞賛します。

「献身と完全さをもってこの仕事に取り組まなければならない。半分しかできない」とBais氏は語る。 「Connorでは、あなたは大学院の教材を持っています。どこに行けば、輝くでしょう。」

「Dr. Baisと働くことは素晴らしいことでした」とSweeneyは言います。 「ほとんどの子供は研究室で働くことはできません。私は実際にプロジェクト全体を完了し、論文を書いています。とてもエキサイティングです」

スウィーニーはまた、彼に科学を助けるために泳いでいると信じています。

「水泳にはある程度の精神的な強さが必要です。プールの底を見つめなければなりません。 私が実験室のサンプルで汚染されたとき、私が何かを吸うと、私はやり直さなければならなかったが、私が学んだ忍耐力と勤勉さは、私をより良い科学者にした」

UDミョウバンの息子であるスウィーニーは、基礎研究室でのブートキャンプのためにデラウェアバイオテクノロジー研究所を8年生として訪問し、研究に興味を持った。 2016年の国際BioGENEius Challengeファイナリストで、2017 Regeneron Science Talent Searchで半期主義者に選ばれました。 今秋、彼は経済学と生物工学を二重専攻し、MITに向かいます。

「私は科学の農業面を見ることに興味があります」と彼は言います。 「セクシーだとは思わないかもしれないが、誰もが食べる必要がある。だから、より多くの人に食糧を供給し、環境フットプリントを減らすゲノミクスで最先端の技術を使うことができれば、それは私がしたいところだ」

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