Chloroplasty to struktury komórkowe odpowiedzialne za fotosyntezę. Ich położenie zmienia się w zależności od oświetlenia: w słabym świetle przemieszczają się tak, aby zwiększyć pochłanianie światła, natomiast w silnym świetle ich ruchy ograniczają jego nadmierną absorpcję. Ruchy te pomagają roślinom optymalizować fotosyntezę w zmiennych warunkach środowiska.

Ruchy chloroplastów modyfikują zdolność liści do odbijania światła, czyli ich reflektancję. Reakcja ucieczki w silnym świetle niebieskim zwiększa zdolność liścia do odbijania światła o innych długościach fali, w tym czerwonego. Reakcja akumulacji ma skutek odwrotny.

- Zmiany reflektancji liści mogą zostać wykorzystane do zdalnego wykrywania ruchów chloroplastów, ale praktyczne zastosowanie tego zjawiska wymaga pokonania szeregu przeszkód. Jedną z nich jest silna zależność ilości odbitego światła rejestrowanego przez detektor od orientacji liścia. Źródłem tej zależności jest silne odbicie od powierzchni liścia – wyjaśnia dr Paweł Hermanowicz z Małopolskiego Centrum Biotechnologii.

Zespół badawczy pokazał, że problem ten może zostać rozwiązany przez optyczną sztuczkę, stosowaną często w astronomii. Zamiast bezpośrednich pomiarów reflektanci wykorzystano jej związek ze zdolnością badanego obiektu do depolaryzacji światła. Depolaryzacja wymaga rozproszenia światła, a to zachodzi we wnętrzu liścia, nie zaś na jego powierzchni.

Aby lepiej zrozumieć, jak wewnętrzna budowa tkanek roślinnych wpływa na rozpraszanie światła, badacze wykorzystali również mikrotomografię rentgenowską na linii POLYX w Narodowym Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS. Technika ta pozwoliła uzyskać trójwymiarowe obrazy.

Metodę zastosowano do badania ruchów chloroplastów u rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana), popularnej rośliny modelowej, oraz czterech gatunków roślin zebranych w terenie: wiosnówki pospolitej (Draba verna), gwiazdnicy pospolitej (Stellaria media), podbiału pospolitego (Tussilago farfara) i borówki czarnej (Vaccinium myrtillus). W zależności od gatunku badano liście lub inne organy roślinne, w tym łuski pędu kwiatostanowego podbiału i zielone łodygi borówki.

Wyniki wskazują, że pomiary światła odbitego z uwzględnieniem jego polaryzacji mogą stanowić podstawę nieinwazyjnego i bezkontaktowego wykrywania ruchów chloroplastów. Metoda może znaleźć zastosowanie w badaniach fizjologii roślin oraz w teledetekcji, ułatwiając ocenę ich reakcji na zmienne warunki środowiskowe.

Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie "Plant Physiology" w artykule "Sensitive detection of chloroplast movements through changes in leaf cross-polarized reflectance".

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