Neeilinėje paskaitoje – naujausi duomenys apie išmanųjį augalų švytėjimą

Liepos 17 d. Vytauto Didžiojo universiteto Botanikos sodo renginys „Kvapų naktis“ gamtos mylėtojus suburs daugybei netikėtų potyrių ir pramogų. Kodėl žiedai švyti? Kam prinokusiam bananui švytėti? Ar švytintys junginiai apsaugo augalus nuo kenkėjų? Į šiuos ir kitus klausimus vienoje įdomiųjų paskaitų atsakys VDU Botanikos sodo mokslo darbuotoja dr. Asta Malakauskienė. Tyrėja kvies sužinoti, kokias išmaniąsias augalų paslaptis pavyko pamatyti ir nufotografuoti Lietuvoje bei kokių įdomybių ir žinių ji pasisėmė iš pasaulio mokslininkų atradimų. Paskaita vyks rožyne prie oranžerijos, pradžia – 21.45 val.

„Nors mūsų akys nėra pritaikytos matyti kai kurias augalų paslaptis, tačiau galime pasitelkti ultravioletinės šviesos šaltinį, kad pamatytume tai, kas skirta vabzdžiams apdulkintojams ar kai kuriais atvejais vabzdžiams „aukoms“; paukščiams, ropliams, smulkiems graužikams – sėklų išnešiotojams ir panašiai. Beveik visus augalus galima būtų vadinti švytinčiais, kadangi juose ultravioletinėje šviesoje raudonai švyti chlorofilas. Melsvai žalia (480–520 nm ilgio banga) šviesa augaluose dažnai susijusi su ferulo rūgštimis, kovalentiškai sujungtomis prie ląstelių sienelių, o raudona (620–700 nm ilgio banga) ir tolimoji-raudona (700–850 nm ilgio banga) šviesa – chlorofilu žalio mezofilio ląstelių chloroplastuose. Švytintys augalai – tai augalai, kurie švyti apšvietus papildomu šviesos šaltiniu (dažniausiai ultravioletine šviesa), nes juose yra medžiagos (fotoproteinai arba švytintys baltymai, terpenoidai, kumarino glikozidai, kurkuminoidai ir begalės kitų), kurios geba vieno bangos ilgio šviesą sugerti, transformuoti ir atspindėti kito bangos ilgio šviesą“, – apie augalų švytėjimą pasakojo dr. Asta Malakauskienė. Anot jos, aukštesniuosiuose augaluose, dumbliuose ir bakterijose chlorofilo švytėjimas yra daugeliu atveju vertinamas kaip fotosintetinės energijos konversijos (saulės energijos virsmo į cheminę energiją) rodiklis.

Parodo augalo būklę ir pritraukia galimus žiedo lankytojus

„Remiantis chlorofilo švytėjimu galima įvertinti, ar augalai yra geros būklės, aktyviai vykdo fotosintezę, ar vaisiai pakankamai prinokę, kurios augalo dalys paveiktos tam tikrų ligų, kuriose dalyse prasidėjo puvimas, džiūvimas ir panašiai. Švytėjimo stiprumą lemia švytinčių medžiagų kiekis, vidinė lapų ląstelių optika, leidžianti laisvai prasiskverbti šviesai arba ją slopinanti, taip pat energijos pasiskirstymas tarp vienu metu augale vykstančių procesų (fotosintezės, šilumos gamybos bei chlorofilo švytėjimo emisijos)“, – teigė dr. A. Malakauskienė.

Tai, kaip žiedai atrodo vabzdžiams apdulkintojams yra labai svarbu augalui, kad pritrauktų kuo daugiau galimų žiedo lankytojų. Anot dr. A. Malakauskienės, ne tik kvapas, spalva ar išskirtinė žiedo forma vilioja vabzdžius. „Pasirodo, kad švytinčios žiedų dalys (kuokeliai su žiedadulkėmis, purkos, nektarinės ir kt.) yra dar vienas pritraukiantis veiksnys. Pavyzdžiui, žalia spalva švyti pigmentai betaksantinai (dienos šviesoje jie yra geltonos – oranžinės spalvos), o bitės ir kai kurios šikšnosparnių rūšys turi regos jutimus, kurie jautrūs žaliai šviesai, ir dėlto gali geriau aptikti ryškesnius taikinius (geltonai – oranžinius žiedus) nei blausius. Žiedo švytėjimas ultravioletinėje šviesoje gali būti būdingas tam tikrai augalų rūšiai, bet gali ir atsirasti trumpam tam tikrose žiedo dalyse. Dulkinės, liemenėlis (žiedo dalis jungianti purką su mezgine) ir žiedadulkės kartais pasižymi trumpalaikiu švytėjimu“, – teigė dr. A. Malakauskienė.

Ypač ryškiai švyti kai kurių žiedų nektarinės (pavyzdžiui, dygiosios slyvos žiedų). Manoma, kad ten kaupiasi švytintys fenoliniai junginiai. „Ultravioletinėje šviesoje švyti ir kai kurių augalų neapvaisintų žiedų purkos, tačiau švytėjimas nėra ryškus, gana sunku jį pamatyti fotoaparatais. Kartais švyti ir tam tikros zonos pažiedėse. Vabzdžiaėdis augalas Nepenthes khasiana savo ąsotėlio formos žieduose turi ultravioletinėje šviesoje melsvai švytinčią zoną, kad priviliotų aukas įskristi į vidų“, – pasakojo mokslininkė.

Švyti ir vaisiai bei daržovės

Didelė vaisių ir daržovių įvairovė taip pat pasižymi chlorofilo švytėjimo pokyčiais, kuomet jie bręsta, noksta, sirpsta ar atsako į stresą iš aplinkos (pavyzdžiui, prinokuosiame obuolyje chlorofilas, apšvietus ultravioletine šviesa, švytės silpnai raudonai). Kaip teigia dr. A. Malakauskienė, kai kurie vaisiai atvirkščiai – sunokę pradeda švytėti stipriai dėl to, kad juose ima kauptis chlorofilo irimo gaminiai (pavyzdžiui, prinokusiuose bananuose susikaupia chlorofilo katabolitas 56 (FCC-56), kuris lemia prinokusių bananų švytėjimą šviesiai melsva spalva). „Kam prinokusiam bananui švytėti? Mokslininkai mano, kad galimi du variantai – švytėjimas skirtas šikšnosparniams, mintantiems bananais ir skraidantiems daugiausia nakties metu, arba tai paties vaisiaus apsauga nuo ultravioletinių spindulių. Melsvos spalvos švytėjimą (kartais ryškiai geltoną ar žalsvai geltoną) galime pastebėti daugelyje džiūstančių ar pradėjusių pūti augalo dalių, tai taip pat susiję su chlorofilo irimo gaminiais“, – pasakojo mokslininkė.

Apsaugo nuo kenkėjų ir žolėdžių

„Dauguma uosių ir kaštonų rūšių sintetina eskuliną (angl. aesculin, kumarino glikozidas – eskuletino 6-O-gliukozidas) ir eskuletiną (hidroksikumarinas). Manoma, kad šis melsvai švytintis junginys yra augalų sintetinamas ne šiaip sau, o apsaugoti pumpurus nuo ultravioletinių spindulių bei apsisaugoti nuo kenkėjų ir žolėdžių (kadangi jis jiems nuodingas). Eskulino yra taip pat žalčialunkio medienoje, pienėse (daugiau lapuose ir žieduose nei šaknyse) ir karpažolėse. Sakai dažniausiai sudaryti iš įvairių terpenų. Būtent dėl terpenų sakai yra toksiški, bet taip pat gana ryškiai fluorescuoja 450–610 nm ilgio banga (nuo mėlynos, iki žalios ir geltonos, net iki oranžinės spalvos)“, – pasakojo tyrėja.

Kai kurių sumedėjusių augalų mediena ultravioletinėje šviesoje švyti geltona, žalia, oranžine, rausva ar melsva spalva. „Medžiui bręstant ir senstant, šerdies zonoje kaupiasi ypač daug fenolinių junginių (rūgščiojo žagrenio šioje medienos zonoje randama daug įvairių taninų ir flavonoidų, o su amžiumi jų koncentracija didėja). Baltažiedės robinijos šerdies medienoje rasta 41 skirtingų flavonoidų, bet yra duomenų, kad švytėjimą pagrinde lemia robinetino kiekis“, – teigė dr. A. Malakauskienė.

Ciberžolės gamina geltonai švytintį kurkuminą. „Kurkuminas yra diarilheptanoidas, priklausantis kurkuminoidų grupei, kurie yra natūralūs fenoliai atsakingi už ciberžolės geltoną spalvą. Kurkumino spalva rūgštiniame ir šarminiame tirpale nevienoda: rūgštiniame geltona, o šarminiame raudono atspalvio. Kai kurie pienines sultis gaminantys augalai, taip pat švyti ultravioletinėje šviesoje. Perlaužus stiebą ar nuplėšus didžiosios ugniažolės lapą, pamatytume oranžiniai švytinčias sultis (jose gausu fenolinių junginių, dopamino, įvairių alkaloidų, bet daugiausiai oranžinį švytėjimą lemia berberino arba cheleritrino švytėjimas). Paprastosios kiaulpienės baltose sultyse taip pat yra švytinčių medžiagų: flavinų, kumarinų, flavonoidų ir jų glikozidų“, – apie įdomiosios gamtos paslaptis pasakojo dr. Asta Malakauskienė.

Paskaita „Išmanusis augalų švytėjimas“ yra viena iš renginio „Kvapų naktis“ dalių. Renginys vyks VDU Botanikos sode (Ž. E. Žilibero g. 6, Kaunas) liepos 17 d., penktadienį. Su išsamia „Kvapų nakties“ programa kviečiame susipažinti www.botanika.vdu.lt.