О чем пахнут растения?

Мелкие наросты или придатки растений, водорослей, лишайников и некоторых протистов. Одноклеточная или многоклеточная структура растения, которая образует незакрытый отросток эпидермиса.

Не путать с трихромом .

Бутон цветка
Capsicum pubescens
с множеством трихом Ископаемые звездчатые волосы (трихомы), вероятно, дуба, из балтийского янтаря ; ширина изображения около 1 мм.

Трихомы

( / т г aɪ к oʊ м г / или / т г ɪ к oʊ м г / ), от греческого τρίχωμα (колтун) , что означает « волосы », являются прекрасными выростами или придатков на растения , водоросли , лишайники , и некоторые протисты . Они разнообразны по структуре и функциям. Примеры — волосы, железистые волосы, чешуя и сосочки. Покрытие любого вида волос на растении — это волосяной покров., а несущая их поверхность называется опушенной .

Содержание

• 1 Трихомы водорослей
• 2 трихомы растений 2.1 Волосы на поверхности
• 2.2 Железистые трихомы
• 2.3 Нежелезистые трихомы 2.3.1 Полифенолы

Генно-модифицированный запах — настоящее и будущее?

Польза и вред генетически модифицированных растений неоднократно обсуждались на «Биомолекуле» [12], [13], [14], [15]. Как наиболее эффективно использовать способность растений синтезировать уникальные вещества, летучие и нелетучие, которые, хотя и названы вторичными метаболитами, во многих случаях способны исполнять ведущую партию в пьесе о будущем человечества?

Человек модифицирует растения с тех самых пор, как впервые начал их культивировать. В сельском хозяйстве с незапамятных времен используют отбор и селекцию для выведения сортов с определенными свойствами. Однако зачастую улучшение коммерческих качеств плодов (размер, равномерное созревание, привлекательный цвет) или цветов (удлинение времени жизни при срезании) приводит к ухудшению вкуса и потере естественного запаха, что отрицательно сказывается на количестве потребителей.

Ухудшение вкуса и аромата поступающих на потребительский рынок помидоров оказалось настолько коммерчески важной проблемой, что на ее изучение было выделено весьма значительное финансирование. Ученые из семи научных лабораторий Америки, Китая и Израиля объединились для исследования причин, по которым в процессе селекции томатов значительно изменился их «профиль пахучих веществ». Провели сравнительный геномный анализ почти 400 различных сортов помидоров, а также их диких предков, и параллельно выявили химические компоненты, которые ассоциировались у людей с наиболее привлекательным запахом и вкусом. В результате этого широкомасштабного исследования появился список мутаций, меняющих вкус и запах помидоров. Из них около 20 достойны пристального внимания, и могут стать целями приложения селекционных усилий для создания ароматных и сладких помидоров [16], [17].

У многих декоративных цветов в процессе селекции пропал характерный для них аромат. Например, садовые розы (Rosa hybrida) обладают приятным запахом, химический состав которого включает весь спектр растительных летучих веществ: терпены, фенилпропаноиды и производные жирных кислот. Однако, большинство сортов, предназначенных для срезания и долго сохраняющие свежесть в виде букетов в вазе, практически утратили классический «розовый аромат». К сожалению, в этом случае розам повезло значительно меньше, чем помидорам, и для них не существует программы полного секвенирования генома, а также отсутствуют надежные методы трансформации, что значительно осложняет любые направленные манипуляции с геномом. В результате частичного секвенирования транскриптома роз удалось идентифицировать некоторое количество генов, кодирующих ферменты биосинтеза летучих веществ [18], [19]. Тем не менее до недавнего времени не было понятно, например, как именно в розах происходит биосинтез гераниола и других монотерпенов, которые представляют собой основную составляющую характерного для роз аромата, и только в 2015 году удалось проследить путь биосинтеза гераниола у роз [20]. Так что мечта о возвращении розам их чудесного запаха [9] до сих пор не осуществилась на практике, да и вообще трансгенных роз существует совсем мало (известна трансгенная голубая роза, в которую удалось вставить ген фиалки, ответственный за биосинтез дефинидина — антоцианина, придающего цветкам синий или фиолетовый цвет [21]).

Известны примеры успешного воздействия на состав запаха одних растений с использованием генов других растений. Сверхэкспрессия клубничной линалоол/неридолсинтазы в пластидах трансгенного арабидопсиса, позволила получить растение, выделяющее большое количество линалоола и таким образом отпугивающее вредителей архид (Mysus persicae) [11]. При избыточной экспрессии в петунии гена, клонированного из роз — ацетилтрансферазы (фермента, преобразующего спирт в ацетат), — изменилось содержание летучих ацетатов, выделяемых трансформированными растениями [22]. Существуют и случаи несколько непредвиденных превращений летучих молекул, при трансформации растений генами из растений с другим «молекулярным контекстом». Монотерпен линалоол образуется из изопрена под действием фермента линалоолмонотерпенсинтазы и является одним из важных компонентов запаха. Внедрение в геном петунии гена линалоолмонотерпенсинтазы из кларкии (Clarkia) не привело к изменению содержания линалоола, выделяемого трансгенным растением. Оказалось, что линалоол в петунии образуется, но претерпевает реакцию гликозилирования, а гликозилированный линалоол не является летучим [23]. В запахе гвоздики, трансформированной тем же геном, количество линалоола повысилось и составило 10% от общего количества выделяемых летучих веществ [24]. То же произошло и с геном сесквитерпенсинтазы гермакрена Д, клонированным из роз и трансформированным в петунию. В цветках петунии дикого типа присутствует природный гермакрен Д, что подтверждает наличие необходимого субстрата. Однако у трансформированных растений не обнаружили значимого увеличения концентрации выделяемого гермакрена Д [18].

Манипуляции с запахом могут послужить не только для непосредственного удовольствия человека в виде вкусных помидоров и ароматных цветов. Защиту сельскохозяйственных растений от вредителей можно будет в будущем поручить растениям со специально подобранным запахом. В ответ на появление вредителей некоторые растения выделяют смесь различных веществ, которая может состоять из более чем 200 различных компонентов. Эти вещества могут отравлять, отпугивать и сдерживать насекомых-вредителей, а также привлекать энтомофагов (насекомых, которые уничтожают вредителей). Эти данные позволяют надеяться, что воздействуя на спектр летучих соединений культивируемых растений, можно повысить их устойчивость к вредителям без использования дорогостоящих и экологически вредных пестицидов. Причем, вероятно, нет необходимости вводить гены, отвечающие за синтез молекул-реппелентов во всю популяцию культивируемых растений, поскольку именно при участии летучих молекул между растениями осуществляется передача информации, и появление защитных веществ у части растений вызывает соответствующий защитный ответ у соседних с ними особей (рис. [7].

Рисунок 8. Воображаемое поле с растительными «маяками». Несколько трансгенных растений, спроектированных для непрерывного синтеза и выброса защитных сигналов, могут воздействовать на своих нетрансгенных соседей и тем самым увеличивать их способность противостоять атакующим травоядным животным и вредителям.

[7]

Но пока такие поля возможны только в мечтах. Из вышеприведенных примеров становится понятно, что воздействовать направленным образом на спектр выделяемых растением летучих веществ не так-то просто. Биосинтез каждого компонента запаха — многоступенчатый процесс, осуществляемый различными ферментами. И даже если удается добиться сверхэкспрессии генов, ответственных за выработку определенного летучего вещества, дальнейшая судьба каждой новой молекулы будет полностью зависеть от общего биохимического контекста растения-реципиента: вместо того, чтобы стать новым летучим компонентом запаха, она может стать субстратом для дальнейших превращений, потерять свою «летучесть» и превратиться во что-то совершенно другое.

Трихомы водорослей [ править ]

У некоторых, обычно нитчатых водорослей , терминальная клетка превращается в удлиненную структуру, похожую на волосы, называемую трихомом. [ необходим пример

] Тот же термин применяется к таким структурам у некоторых цианобактерий , таких как
Spirulina
и
Oscillatoria
. Трихомы цианобактерий могут быть без оболочки, как у
Oscillatoria
, или с оболочкой, как у
Calothrix
. [1] Эти конструкции играют важную роль в предотвращении эрозии почвы , особенно в холодном климате пустыни . [
необходима цитата
] Нитевидные оболочки образуют прочную липкую сеть, которая помогает поддерживать структуру почвы.

Как определить зрелость марихуаны по трихомам?

Зрелость трихом – это самый важный показатель, который помогает гроверу определить время сбора урожая. О созревании трихом марихуаны говорит изменение их цвета. Капельки на незрелых трихомах прозрачные, как роса. По мере созревания цвет шляпок меняется. Сначала он мутнеет и становится молочно-белый, а затем приобретает янтарно-оранжевый оттенок.

Чтобы получить марихуану с максимальным high-воздействием, нужно начинать харвест, когда около 80% трихом потеряли свою прозрачность и стали молочно-белыми. В это время уровень ТГК уже достаточно высок, а вот содержание других каннабиноидов пока минимально.

Гроверы, которые хотят добиться от марихуаны мощного расслабляющего воздействия, должны собирать бутоны в пиковой стадии созревания, когда они становятся янтарными. Именно эти трихомы выделяют наибольшее количество ТГК, а также других каннабиноидов – КБР, КБН, которые обеспечивают седативный и болеутоляющий эффект.

Если не собрать урожай вовремя, когда трихомы янтарные, то уровень ТГК в марихуане будет постепенно снижаться. Это связано с окислением психоактивного каннабиноида, который после пика созревания превращается в КБН.

Можно ли проводить харвест, когда часть трихом белые? Ответ на этот вопрос во многом будет зависеть от предпочтений гровера и объективных условий выращивания. Если гровер предпочитает энергичный сативный эффект, то приступать к харвесту можно, когда помутнела хотя бы половина трихом куста.

Бывают критические ситуации, когда ранний сбор марихуаны необходим – например, если в аутдоре резко начались холода и затяжные дожди. Гровер должен оценить риск, отталкиваясь от условий. Если вероятность потерять урожай велика, лучше уж собрать бутоны раньше, чем ждать пика зрелости и в итоге не получить ничего.

Трихомы растений [ править ]

Липкие трихомы с плотоядным заводом , росянка капской

с захваченным насекомого, содержат протеолитические ферменты .

Трихомы на каннабисе

, богатые каннабиноидами .

Трихомы на поверхности листа Solanum scabrum

Трихомы на черешке листа Solanum quitoense

Сканирующая электронная микрофотография трихомы на листе Arabidopsis thaliana

. Структура — одноклеточная.

Трихомы растений имеют множество различных характеристик, которые различаются как у разных видов растений, так и у органов отдельного растения. Эти особенности влияют на подкатегории, в которые помещаются трихомы. Некоторые определяющие особенности включают:

• Одноклеточный или многоклеточный
• Прямая (прямая, с небольшими ветвлениями или без них), спиральная (в форме штопора) или крючковидная (изогнутая на вершине) [2]
• Наличие цитоплазмы
• Железистые (секреторные) против эгландулярных
• Извилистый, простой (неразветвленный и одноклеточный), чешуйчатый, звездчатый (звездообразный) [3]
• Адаксиальный или абаксиальный , в зависимости от того, присутствуют ли трихомы, соответственно, на верхней (адаксиальной) или нижней (абаксиальной) поверхности листа или другого бокового органа.

В модельном организме C. salvifolius

на этом растении присутствует больше адаксиальных трихомов, потому что эта поверхность подвергается большему воздействию УФ-излучения и солнечного излучения, чем абаксиальная поверхность. [4]

Трихомы могут защитить растение от множества вредных воздействий, таких как ультрафиолетовое излучение, насекомые, транспирация и непереносимость заморозков. [5]

Волосы на поверхности [ править ]

Трихомы

на растениях представляют собой разного рода эпидермальные выросты. Термины
ЧС
или
колючки
относятся к наросты , которые включают более эпидермиса. Это различие не всегда легко применить (см. Дерево-минутку ). Также есть
нетрихоматозные
клетки эпидермиса, которые выступают из поверхности. [
необходим пример
]

Распространенный тип трихома — это волосы

. Волосы растений могут быть одноклеточными или многоклеточными , разветвленными или неразветвленными. Многоклеточные волосы могут иметь один или несколько слоев клеток. Ветвистые волосы могут быть
дендритными
(древовидными), как у лапы кенгуру (
Anigozanthos
),
пучками
или
звездчатыми
(звездообразными), как у
Arabidopsis thaliana
.

Другой распространенный тип трихома — чешуйчатый

или
пельтатный волос
, который имеет пластинчатую или щитообразную группу клеток, прикрепленных непосредственно к поверхности или находящихся на каком-либо стебле. Обычными примерами являются листовые чешуи бромелиевых, таких как ананас ,
рододендрон
и облепиха (
Hippophae rhamnoides
).

Любой из различных типов волос может быть железистым

, производящим какую-либо секрецию, например, эфирные масла, производимые мятными конфетами и многими другими членами семейства Lamiaceae .

Многие термины используются для описания внешнего вида органов растений, таких как стебли и листья , со ссылкой на наличие, форму и внешний вид трихом. Примеры включают:

• голый
  ,
  голый
  — без волосков или трихом; поверхность гладкая
• волосатый
  — грубо волосатый
• hispid
  — щетинистые волоски
• суставные
  — простые многоклеточно-однорядные волоски
• пушистый
  — с почти шерстяным покровом из длинных волосков
• волосистая
  — опушенная длинными, прямыми, мягкими, распущенными или торчащими волосками
• пуберулентный
  — мелко опушенный; с тонкими, короткими, обычно прямостоячими волосами
• опушенные
  — с волосками или трихомами любого типа
• strigillose
  — мелкоштрихозный
• стригозные
  — прямые волоски, направленные более или менее в том же направлении, что и по краю или средней жилке
• tomentellous
  — мелко войлочный
• войлочный
  — покрыт густыми, спутанными, пушистыми волосками
• villosulous
  — мелкие ворсинки
• ворсинчатые
  — длинные мягкие волоски, часто изогнутые, но не спутанные

Размер, форма, густота и расположение волосков на растениях сильно различаются в зависимости от вида и даже внутри одного вида на разных органах растений. Можно перечислить несколько основных функций или преимуществ наличия поверхностных волосков. Вполне вероятно , что во многих случаях, волосы мешают кормлению , по крайней мере , в некоторых небольших травоядных и, в зависимости от жесткости и раздражительности к небу , крупные травоядные , а также. Волосы на растениях, растущих в районах, подверженных морозам, защищают от мороза живые клетки поверхности. В ветреных местах волосы прерывают поток воздуха через поверхность растения, уменьшая транспирацию . Плотные покрытия волос отражаютсолнечный свет , защищающий более нежные ткани под ним в жарких, сухих и открытых местах обитания. Кроме того, в местах, где большая часть доступной влаги поступает из капель тумана , волосы, кажется, усиливают этот процесс, увеличивая площадь поверхности, на которой могут скапливаться капли воды. [ необходима цитата

]

Железистые трихомы [ править ]

Железистые трихомы широко изучены, хотя они встречаются только примерно на 30% растений. Их функция — выделять метаболиты для растений. Некоторые из этих метаболитов включают:

• терпеноиды , которые выполняют в растении множество функций, связанных с ростом и развитием [6]
• фенилпропаноиды , которые участвуют во многих метаболических процессах растений, таких как вторичные метаболиты, реакция на стресс, и действуют как медиаторы взаимодействия растений с окружающей средой [7]
• флавоноиды
• метил кетонов
• ацилсахара [8]

Негландулярные трихомы [ править ]

Негландулярные трихомы важны для защиты растений от УФ-излучения. [4]

Модельное растение Cistus salvifolius

встречается в районах с сильным световым стрессом и плохими почвенными условиями, вдоль побережья Средиземного моря. Он содержит негландулярные, звездчатые и дендритные трихомы, которые обладают способностью синтезировать и хранить полифенолы, которые влияют на поглощение излучения и усыхание растений. Эти трихомы также содержат ацетилированные флавоноиды, которые могут поглощать УФ-В, и неацетилированные флавоноиды, которые поглощают более длинные волны УФ-А. В негландулярных трихомах единственная роль флавоноидов — блокировать кратчайшие длины волн для защиты растения, что отличается от железистых трихомов. [4]

Полифенолы [ править ]

Было обнаружено, что негландулярные трихомы рода Cistus

содержат эллагитаннины, гликозиды и производные кемпферола . Основная цель эллагитаннинов — помочь адаптироваться во время стресса, ограничивающего питательные вещества. [4]

Виды трихом марихуаны

Существует три вида трихом каннабиса, которые отличаются друг от друга по внешнему виду и структуре:

• Bulbous – луковичные. Этот вид трихом относится к самым миниатюрным – их размер составляет 15-30 микрон. Одна трихома состоит из головки и ножки, которые включают в себя всего несколько клеток. Детально рассмотреть Bulbous можно только в микроскоп с увеличением в 40-60 раз. Луковичные трихомы покрывают все видимые части растишек. Между надкожной частью и головкой происходит выработка смолы с каннабиноидами и другими активными веществами. Капельки смолы давят на мембраны, и таким образом на трихомах появляются сосковидные выросты.
• Capitate-Sessile – головастые или головчатые бесчерешковые. Эти трихомы можно увидеть невооруженным глазом, но для детального рассмотрения микроскоп будет не лишним – размер головчатых трихом составляет 25-100 микрон. Большую часть трихомы занимает головка, имеющая сферическую форму. В период цветения, когда трихомы активно выделяет смолу, головки их набухают и становятся больше – настолько, что из-под них не видно короткой ножки. Отсюда происходит и название. Трихомы данного вида в больших количествах можно увидеть на бутонах и мелких листьях растишек.
• Capitate-Stalked – головчато-ножные или головчато-черешковые. Самая многочисленная разновидность трихом, которые при переходе кустов к цветению покрывают стебли, листья, бутоны и другие надземные части растений. Особенно много этих трихом на чашечках и колах женских кустов. По своему строению головчато-ножные трихомы являются усложненным вариантом головчатых бесчерешковых. У них есть достаточно длинная ножка, на которой располагается головка-шар со смолой. Эти трихомы можно видеть и без микроскопа – для детального рассмотрения будет достаточно увеличительного стекла, так как они имеют размер 150-500 микрон.

Развитие трихом и корневых волос [ править ]

И трихомы, и корневые волоски , ризоиды многих сосудистых растений , являются латеральными выростами одной клетки эпидермального слоя. Корневые волоски образуются из трихобластов

, волосковых клеток эпидермиса корня растения.. Корневые волоски варьируются от 5 до 17 микрометров в диаметре и от 80 до 1500 микрометров в длину (Dittmar, цит. По Исау, 1965). Корневые волоски могут жить две-три недели, а затем отмирают. В то же время на верхушке корня постоянно образуются новые корневые волоски. Таким образом, покрытие корневых волос остается неизменным. Поэтому понятно, что пересадку нужно производить осторожно, потому что корневые волоски по большей части удаляются. Вот почему высадка может вызвать увядание растений.

Красные трихомы на стебле розы

Генетический контроль формирования рисунка трихомов и корневых волосков имеет сходные механизмы контроля. Оба процесса включают ядро ​​связанных факторов транскрипции, которые контролируют начало и развитие эпидермального разрастания. Активация генов, кодирующих специфические белковые факторы транскрипции (названные GLABRA1 (GL1), GLABRA3 (GL3) и TRANSPARENT TESTA GLABRA1 (TTG1)), являются основными регуляторами клеточной судьбы для образования трихомов или корневых волосков. [9]Когда эти гены активируются в эпидермальной клетке листа, в этой клетке инициируется образование трихрома. GL1, GL3. и TTG1 также активируют негативные регуляторы, которые служат для ингибирования образования трихрома в соседних клетках. Эта система контролирует расстояние между трихомами на поверхности листа. Как только трихомы развиваются, они могут делиться или разветвляться. [10] Напротив, корневые волоски ветвятся лишь изредка. Во время образования трихомов и корневых волосков регулируются многие ферменты. Например, непосредственно перед ростом корневых волосков наблюдается повышенная активность фосфорилазы . [11]

Многое из того, что ученые знают о развитии трихом, происходит от модельного организма Arabidopsis thaliana

, потому что их трихомы простые, одноклеточные и негландулярные. Путь развития регулируется тремя факторами транскрипции: R2R3 MYB, основная спираль-петля-спираль и повтор WD40. Три группы ТФ образуют тримерный комплекс (MBW) и активируют экспрессию продуктов ниже по течению, что активирует образование трихома. Однако только MYB действуют как ингибитор, образуя отрицательный комплекс. [12]

Фитогормоны [ править ]

Фитогормоны растений влияют на рост и реакцию растений на раздражители окружающей среды. Некоторые из этих фитогормонов участвуют в образовании трихомов, включая гибберелловую кислоту (GA), цитокинины (CK) и жасмоновую кислоту (JA). [12]

GA стимулирует рост трихомов, стимулируя GLABROUS1 (GL1).

Однако белки SPINDLY и DELLA подавляют эффекты GA, поэтому меньшее количество этих белков создает больше трихомов.

Некоторые другие фитогормоны, способствующие росту трихомов, включают брассиностероиды, этилен и салициловую кислоту. Это было понято путем проведения экспериментов с мутантами, у которых практически нет каждого из этих веществ. В каждом случае было меньше образования трихом на обеих поверхностях растений, а также неправильное формирование присутствующих трихом. [12]

Когда появляются трихомы у марихуаны?

Трихомы появляются на растишках в самом начале цветения, когда из предцветов начинают формироваться женские и мужские бутоны. Созревание бутонов «девочек» во многом и определяется трихомами. На раннем этапе цветения миниатюрные железы постепенно покрывают все наземные части кустов. Больше всего трихом растет на чашечках и бутонах главной колы, а также – на боковых колах.

На скорость формирования трихом и их количество влияет в первую очередь генетика сорта, во вторую очередь – условия гровинга. Максимальный уровень ТГК можно будет получить при выращивании мощных сортов, если гровер сможет создать для кустов оптимальные параметры температуры, влажности, полива и подкормки.

Также важно понимать, что далеко не всегда уровень ТГК определяется количеством трихом. Многие сорта имеют мало трихом, но при этом концентрация в смоле психоактивных компонентов очень высока.

Значение для таксономии [ править ]

Тип, наличие, отсутствие и расположение трихом являются важными диагностическими признаками при идентификации растений и систематике растений. [13] При судебно-медицинской экспертизе такие растения, как Cannabis sativa,

можно идентифицировать с помощью микроскопического исследования трихом. [14] [15] Хотя трихомы редко встречаются в окаменелостях , основания трихом обнаруживаются регулярно, и в некоторых случаях их клеточная структура важна для идентификации.

Классификация трихом Arabidopsis thaliana [ править ]

Трихомы Arabidopsis thaliana

подразделяются на воздушные, эпидермальные, одноклеточные и трубчатые. [16]

Может ли куст конопли быть без трихом? Да!

• Во-первых, на стадии вегетации растишки всех сортов их не имеют вовсе.
• Во-вторых, трихом практически нет на мужских кустах конопли.
• В-третьих, трихом мало на дикорастущем каннабисе, над которым не поработали селекционеры.

Жизненный цикл трихом совпадает с периодом созревания конопли. Появившись, трихомы начинают выделять ароматные терпены и каннабиноиды, концентрация которых на неопыленных кустах растет с каждым днем и на стадии позднего цветения достигает своего пика – предельного содержания. После этого момента уровень ТГК может неуклонно падать, вот почему особенно важно выбрать правильный момент для харвеста!

Значение для молекулярной биологии растений [ править ]

У модельного растения Arabidopsis thaliana

образование трихома инициируется белком GLABROUS1. Нокауты соответствующего гена приводят к появлению голых растений. Этот фенотип уже использовался в экспериментах по редактированию генома и может представлять интерес в качестве визуального маркера для исследований растений с целью улучшения методов редактирования генов, таких как CRISPR / Cas9 . [17] [18] Трихомы также служат моделями для дифференцировки клеток, а также для формирования паттернов у растений. [19]

Бутон и стебель вида Stylidium

с трихомами, которые могут ловить и убивать насекомых.

Как собрать запах?

Для изучения химического состава запаха используют, в основном, различные хроматографические методы. Особенно часто применяют газовую или жидкостную хроматографии в сочетание с масс-спектрометрией.

Если в Древнем Египте для фиксации запаха использовали методы масляной экстракции, то в современном варианте в качестве растворителя используют спирт, хлороформ и некоторые другие органические вещества. Существенным недостатком полученного экстракта является то, что кроме пахучих веществ в него попадают другие соединения, причем в концентрациях, превышающих концентрации летучих веществ в десятки, а иногда и сотни раз. Анализ такой смеси хроматографическими методами — задача весьма трудная.

Чтобы определить состав запаха, хороши методы, позволяющие уловить и сконцентрировать именно легколетучие вещества — так называемый анализ свободного пространства. Так, например, метод твердофазной микроэкстракции (SPME) использует свойство некоторых полимеров поглощать запахи. Тонкий стержень из такого полимерного материала (рис. 6а и 6в) помещают в плотно закрытый сосуд вместе с растением и выдерживают 10–30 мин (желательно помещать в сосуд все растение, поскольку срезание листа или цветка является стрессом, и состав выделяемых веществ может измениться даже за короткое время инкубации). Затем стержень вынимают и помещают в инжектор хроматографической колонки, где нагревают до температуры 200–250 °С. При нагреве адсорбированные полимером молекулы высвобождаются и попадают в колонку, где тем или иным способом подвергаются фракционированию (рис. 6д). Метод этот хорош своей высокой чувствительностью, а также быстротой и простотой использования. Однако есть у него и определенные недостатки: из-за избирательности процесса адсорбции нельзя судить о количествах компонентов в анализируемой смеси; кроме того, на полимер могут адсорбироваться и совсем посторонние молекулы, например те, которые находились в помещении, где проводили анализ [9].

Рисунок 6. Метод твердофазной микроэкстракции. а — SPME-стержень. Разные цвета колпачков — разные полимерные материалы и толщина сердечников. б — Лист табака и формула молекулы гермакрена Д. в — В плотно закрытый сосуд с растительным образцом вставлен SPME-стержень, на который абсорбируются летучие молекулы. д — Результат фракционирования смеси, которая попала в масс-спектрометр с колонки SPME.

[10]

Название другого метода переводится с английского как «ловушка» (trapping). Метод заключается в том, что растение или какую-то его часть помещают в закрытый сосуд, через который с помощью насоса медленно прокачивают воздух (рис. 7). Подача воздуха осуществляют через фильтр. Запах адсорбируется на другом фильтре, который находится на выходе из сосуда. Для сбора запаха используют специальные полимеры. После окончания эксперимента полимер промывают растворителем (например гексаном) и таким образом получают «экстракт чистого запаха». Этот метод позволяет судить не только о качественном, но и о количественном составе запаха, а также сравнивать состав запахов, выделяемых одним и тем же растением в различные промежутки времени (например днем и ночью).

Рисунок 7. Так устроена ловушка для сбора запаха арабидопсиса.

[11]

Защита [ править ]

Растения могут использовать трихомы, чтобы сдерживать нападения травоядных с помощью физических и / или химических средств, например, в специализированных, жалящих волосках видов Urtica

(крапива), которые доставляют воспалительные химические вещества, такие как гистамин . Исследования трихомов были сосредоточены на защите растений, которая является результатом отпугивания травоядных (Brookes et al., 2016). [22] Однако некоторые организмы разработали механизмы противостояния воздействию трихом. Личинки
Heliconius charithonia
, например, способны физически освобождаться от трихом, откусывать трихомы и могут образовывать шелковые одеяла, чтобы лучше перемещаться по листьям. [23]

Жалящие трихомы [ править ]

Жалящие трихомы различаются по своей морфологии и распределению между видами, однако сходное воздействие на крупных травоядных подразумевает, что они выполняют сходные функции. В регионах, подверженных травоядным, наблюдалась более высокая плотность жалящих трихом. У Urtica

жалящие трихомы вызывают болезненное ощущение, продолжающееся в течение нескольких часов при контакте с человеком. Это ощущение считается защитным механизмом от крупных животных и мелких беспозвоночных и играет роль в защитных добавках через секрецию метаболитов. Исследования показывают, что это ощущение включает быстрое высвобождение токсина (такого как гистамин) при контакте и проникновении через шаровидные кончики указанных трихом. [24]

Конкурс «био/мол/текст»-2017

Эта работа опубликована в номинации «Свободная тема» конкурса «био/мол/текст»-2017.

Генеральный спонсор конкурса — : крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

Спонсором приза зрительских симпатий и партнером номинации «Биомедицина сегодня и завтра» выступила .

«Книжный» спонсор конкурса — «Альпина нон-фикшн»

Растительные ароматы давно и прочно вошли в человеческий обиход. Запахом любая смесь летучих веществ становится только тогда, когда воздействует на органы обоняния. Активно ведут исследования о способе, которым смесь химических веществ передает в мозг сигналы о характере запаха [1], [2], [3]. И хотя тайна запаха открыта еще не полностью, на практике человечество уже давно и широко использует растительные ароматы. Kосметика и парфюмерия, кулинария и бытовая химия эксплуатируют обонятельную способность человека и используют приятные для человеческого носа запахи, чтобы увеличить спрос на свою продукцию. Древние люди приписывали определенным запахам магическую или целебную силу, их использовали шаманы и жрецы. Сегодня ароматерапия из древнего искусства постепенно, но уверенно превращается в науку и внедряется в современную медицину [4]. Вкусовое восприятие пищи у человека на 90% зависит от обоняния [5]. Поэтому растения, обладающие приятным для человека запахом, пользуются спросом, и давно уже стали объектом пристального внимания ученых, которые пытаются разобраться и научиться управлять процессами биосинтеза летучих веществ.

Людям свойственно обращать внимание на аромат цветов, однако молекулы запаха синтезируются клетками, которые могут находиться не только в различных частях цветка и плода, но также и в листьях, корне и стебле. У многих растений из эпителиальных клеток развиваются трихомы — специализированные органы, синтезирующие и секретирующие различные вторичные метаболиты.