Chloroplasty jsou buněčné struktury zodpovědné za fotosyntézu. Jejich poloha se mění v závislosti na osvětlení: při slabém osvětlení se pohybují, aby zvýšily absorpci světla, zatímco při silném osvětlení jejich pohyby omezují nadměrnou absorpci. Tyto pohyby pomáhají rostlinám optimalizovat fotosyntézu v měnících se podmínkách prostředí.

Pohyby chloroplastů ovlivňují schopnost listů odrážet světlo, neboli jejich odrazivost. Úniková reakce v silném modrém světle zvyšuje schopnost listu odrážet světlo jiných vlnových délek, včetně červené. Akumulační reakce má opačný účinek.

„Změny v odrazivosti listů lze využít k dálkové detekci pohybů chloroplastů, ale praktické využití tohoto jevu vyžaduje překonání řady překážek. Jednou z nich je silná závislost množství odraženého světla detekovaného detektorem na orientaci listu. Zdrojem této závislosti je silný odraz od povrchu listu,“ vysvětluje Dr. Paweł Hermanowicz z Malopolského centra biotechnologie.

Výzkumný tým prokázal, že tento problém lze vyřešit optickým trikem často používaným v astronomii. Místo přímého měření odrazivosti využili její vztah ke schopnosti objektu depolarizovat světlo. Depolarizace vyžaduje rozptyl světla, ke kterému dochází uvnitř listu, nikoli na jeho povrchu.

Aby vědci lépe pochopili, jak vnitřní struktura rostlinných tkání ovlivňuje rozptyl světla, použili vědci také rentgenovou mikrotomografii na svazku POLYX v Národním synchrotronovém radiačním centru SOLARIS. Tato technika jim umožnila získat trojrozměrné snímky.

Metoda byla použita ke studiu pohybů chloroplastů u Arabidopsis thaliana, oblíbené modelové rostliny, a čtyř druhů rostlin sebraných v terénu: travník jarní (Draba verna), ptačí chvost (Stellaria media), podběl bělohlavý (Tussilago farfara) a borůvka obecná (Vaccinium myrtillus). V závislosti na druhu byly zkoumány listy nebo jiné orgány rostliny, včetně květenství podbělu a zelených stonků borůvek.

Výsledky naznačují, že měření polarizovaného odraženého světla mohou poskytnout základ pro neinvazivní a bezkontaktní detekci pohybů chloroplastů. Tato metoda by mohla být použita ve studiích fyziologie rostlin a dálkovém průzkumu Země, což by usnadnilo posouzení reakcí rostlin na měnící se podmínky prostředí.

Výsledky studie byly publikovány v časopise „Plant Physiology“ v článku „Citlivá detekce pohybů chloroplastů prostřednictvím změn v křížově polarizované odrazivosti listů“.

autor:  Łukasz Wspaniały, zdroj: www.uj.edu.pl/wiadomosci/