VDU Botanikos sodas

15
gruodžio

Augalų plaukeliai: plika akimi nematomi, bet itin svarbūs

Kodėl kai kurie augalai dilgina? Kas padeda jiems apsisaugoti nuo kenkėjų sužalojant jų kūnus? Ar galima dirbtinai sukurti sąlygas, kad augalai išskirtų daugiau eterinių aliejų?  Į šiuos klausimus atsako bei sukauptomis žiniomis apie mikroskopines augalų išaugų savybes dalijasi Vytauto Didžiojo universiteto Botanikos sodo mokslo darbuotoja dr. Asta MALAKAUSKIENĖ.

Negyvi, bet apsaugo

Žiūrint pro mikroskopą, eglės spygliai atrodo „spygliuoti“, t.y. ant spyglio yra susiformavę daug skaidrių spyglio formos ataugėlių. Šios augalų antžeminių dalių epidermio išaugos vadinamos plaukeliais (angl. trichome, gr. thrix (kilm. trichos) – plaukas). Kai kurie mokslininkai visgi linkę ir lietuviškai šias išaugas vadinti trichomomis, nes lašelių, karpučių, žvynelių ir kt. formų išaugos nepanašios į plaukelius. Tačiau šiame tekste išaugas vadinsime sulietuvintai – plaukeliais.

Plaukeliai gali būti vienaląsčiai (dažniausiai karpučių ar spenelių pavidalo) ir daugialąsčiai (įvairių sudėtingesnių formų, vienos eilės arba daugiaeiliai). Dažnai daugialąsčiai plaukeliai susideda iš pėdos ir kūno, o pėda yra pasislėpusi epidermyje. Pagal sandarą plaukeliai skirstomi į mechaninius, liaukinius, dilginamuosius, juntamuosius ir siurbiamuosius. Daugelis augalų turi kelių tipų plaukelius (tiek mechaninius, tiek liaukinius ir dažnai jie yra net ne vienos formos). Ant kai kurių augalo dalių plaukeliai būna visą laiką, ant kitų dalių plaukeliai po tam tikro laiko nukrinta. Kai kurias augalų rūšis galima atskirti tik pagal plaukelių formą. Mechaniniai plaukeliai gali būti paprastieji (nešakoti), šakotieji (įvairiai šakoti), žvaigždiškieji (beveik nuo pamato gausiai šakoti vienoje plokštumoje), pūsliškieji (pūslelės pavidalo) ir žvyniškieji (žvynelio pavidalo).

Mechaninių plaukelių turi daugelis notrelinių, verbeninių šeimų augalų, akmeninis ąžuolas, alyvmedis, platanai, gumbenės, baltažiedis vairenis, rugiagėlė, dirvinė usnis, gvazdikinis serentis, peruvinė gvaizdūnė ir daugelis kitų augalų. Suaugę mechaniniai plaukeliai būna negyvi ir dažniausiai skaidrūs ar balsvi (prisipildę oro), todėl gerai atspindi saulės šviesą ir apsaugo augalą nuo perkaitimo. Ankstyvoje mechaninių plaukelių augimo stadijoje, jie yra tarsi balionėlio formos ir panašūs į liaukinius plaukelius, jų galvutėse susikaupia nemaži fenolinių junginių kiekiai, kurie augant plaukeliams vėliau išstumiami į plaukelio sieneles, tai dar labiau sustiprina jų savybę atspindėti ultravioletinę spinduliuotę.

Žalodami kenkėjo kūną, apsaugo augalą

Paprastojo apynio lapas su liaukiniais plaukeliais po šalnos

Beveik visos augalų rūšys turi vienokias ar kitokias plaukelių formos ataugėles, bet tik apie 30 proc. aukštesniųjų augalų turi savybę sintetinti mums geidžiamas medžiagas (komerciškai pageidaujamas, dėl jų biologinio aktyvumo, antimikrobinių savybių, kvapo ar skonio). Pateikiame kelis augalų rūšių pavyzdžius, kurie turi liaukinius plaukelius: sėjamoji kanapė, paprastasis tabakas, paprastasis čiobrelis, vaistinis šalavijas, dirvinė mėta, paprastasis apynys, pomidoras, paprastoji saulėgrąža ir kt. Liaukiniai plaukeliai dažniausiai yra sudaryti iš kotelio ir viršūnėje esančios liaukinės ląstelės, kurios išskiria įvairius junginius: eterinius aliejus, lipnias ar virškinamąsias sultis ir kita. Plaukelių morfologija yra prisitaikiusi prie medžiagų, kurias jie gamina. Dervingos medžiagos, kurias išskiria liaukiniai plaukeliai, varva žemyn plaukelio koteliu ir padengia lapą lipniu sluoksniu, kuriame įstringa žolėdžiai vabzdžiai. Skydiški liaukiniai plaukeliai dažniausiai gamina antrinius metabolitus, daugiausia lakiuosius organinius junginius, kurie yra saugomi išorinėse ląstelių kamerose.

Pomidorai turi daugelį tipų plaukelių: vieni iš liaukinių plaukelių prasprogsta, kai ant jų užlipa vikšrai ar kiti kenkėjai, ir paleidžia skystį, kuris žaloja kenkėjo kūną. Plaukeliuose gaminami junginiai yra chemiškai skirtingi, tačiau dažnai tarp jų dominuoja lakieji terpenoidai ir fenilpropanoidai. Liaukinius plaukelius galima vadinti patraukliais vertingų natūralių produktų „biofabrikais“.

Kodėl kai kurie augalai dilgina?

Dilginamieji plaukeliai būna ilgi ir trapūs, prisipildę skysčio. Prie plaukelio prisilietus, jis nulūžta ir įsminga į odą, pro žaizdelę patenka odą dirginantis turinys (dažniausia su organinėmis rūgštimis). Tokie plaukeliai būdingi dilgėlinių, Loasaceae, karpažolinių ir agurklinių šeimų augalams. Tiriant didžiosios dilgėlės atsaką į žolėdžių ar mechaninius pažeidimus, nustatyta, kad šis augalas po tokių pakenkimų padidina savo plaukelių tankumą.

Geba pajusti prisilietimą

Juntamieji plaukeliai jautrūs įvairiems mechaniniams dirgikliams ir augalas į juos reaguoja. Šie plaukeliai būdingi daugeliui vabzdžiaėdžių augalų (pvz., apskritalapė saulašarė, jautrusis musėkautas, paprastasis skendenis). Naujausi tyrimai rodo, kad kai kurie liaukiniai plaukeliai taip pat veikia, kaip juntamieji plaukeliai – perduoda signalą, kad juos paliečia potencialus kenkėjas.

Aprūpina augalą reikiama drėgme

Siurbiamieji plaukeliai sugeria lietaus, rūko ar rasos vandenį, kurį vėliau augalas naudoja savo reikmėms. Šių plaukelių turi kai kurie epifitai, dykumų augalai (tilandsijos, kaktusai, Ionantha guatemala, Aechmea aquilega, Lutheria splendens, kiedmiai, daugelis bromelijinių šeimos augalų ir kt.). Tilandsijų siurbiamieji plaukeliai visai nepanašūs į tikrus plaukelius – jie tarsi permatomi žvyneliai su viduryje esančia ertme, kur jie prisitvirtinę prie lapo. Kai nors šiek tiek drėgmės patenka ant šių žvynelių, jie ima plėstis ir sudaro ploną plėvelę lapo paviršuje, kuri yra pasiruošusi absorbuoti dar daugiau drėgmės.

Augalų kovai su aplinkos pavojais

Vaistinio šalavijo lapas su mechaniniais ir liaukiniais plaukeliais

Liaukiniai plaukeliai yra netiesiogiai susiję su augalų vandens indų sistema ir todėl nėra augalų pirminio metabolizmo organai, tačiau jų išskiriami antriniai metabolitai yra taip pat svarbūs augalui. Pirminiai metabolitai – pirminio metabolizmo produktai – junginiai, kurie dalyvauja užtikrinant pagrindines gyvybės funkcijas (kvėpavimą, dauginimąsi, ląstelių dalijimąsi, augimą ir kt.). Antrinių metabolitų junginiai, manoma,  daugiausia yra skirti augalo savybei prisitaikyti prie aplinkos pavojų. Šie junginiai duoda apsaugines reakcijas antigrybinėmis, antibiotinėmis ir antivirusinėmis savybėmis apsiginti nuo kenkėjų, ligų ar pakitusių nepalankių klimato sąlygų. Kai kurie iš plaukelių sintetinamų junginių absorbuoja ultravioletinius spindulius ir taip apsaugo lapus nuo potencialios saulės šviesos žalos (UV spindulių). Plaukelių išskiriami lakieji organiniai junginiai taip pat vaidina svarbų vaidmenį pritraukiant apdulkintojus ir sėklų išnešiotojus.

Įvairių rūšių augalų plaukelių tankumas yra labai skirtingas. Be to, skiriasi ir jų išsidėstymo vieta ant tos pačios rūšies skirtingų augalo dalių, dydis bei jų funkcionavimo efektyvumas. Kelios pagrindinių teigiamų paviršiaus plaukelių savybių, teikiančių „plaukuotiems“ augalams pranašumą: apsunkina žolėdžių maitinimąsi augalais, šiek tiek apsaugo augalus nuo šalnų, vėjuotose vietovėse plaukeliai šiek tiek sumažina vėjo greitį prie augalo paviršiaus ląstelių ir sumažina vandens išgarinimą, tanki plaukelių danga atspindi saulės šviesą ir apsaugo augalus nuo perkaitimo atvirose ir sausose augavietėse (be to, augavietėse, kur drėgmė į augalus patenka daugiausia tik rūko ar rasos pavidalu, plaukeliai sulaiko daugiau vandens lašelių ir taip padidina augalui prieinamus vandens išteklius).

Ar įmanoma augalą „priversti“ užauginti daugiau plaukelių?

Jei auginate namuose aromatinius ir prieskoninius augalus, juk norėtųsi, kad jų aromatai ir skoniai būtų dar stipresni. Daug metų mokslininkai bando ištirti būdus padidinti daugelio augalų rūšių liaukinių plaukelių gamybą, kad galėtų surinkti kuo daugiau geidžiamų eterinių aliejų nuo vieno augalo. Kadangi šie plaukeliai yra augalo apsauginių mechanizmų prieš pavojus iš aplinkos rezultatas, kyla klausimas, kaip galima imituoti stresinę situaciją aplinkoje, kad padidintume šių antrinių metabolitų sintezę ant mūsų augalų namuose? Augalai, kurie evoliucionavo sudėtingesnėse aplinkos sąlygose, paprastai turi daugiau liaukinių plaukelių.

Tikrosios levandos lapas su šakotais mechaniniais ir liaukiniais plaukeliais

Galima sukelti fizinį stresą augalams per daug jų nepažeidžiant ir nesutrikdant jų augimo ciklo. Pavyzdžiui, senesnius lapus ar šakeles galima nukirpti, taip augalui sukeliant signalą, kad jis yra puolamas žolėdžių. Taip pat galima paskatinti augalus auginti daugiau plaukelių, apšviečiant juos ultravioletinės šviesos šaltiniu arba sukeliant trumpalaikę sausrą (mažiau laistant). Dar vienas būdas padidinti plaukelių kiekį – augalą šiek tiek pašaldyti. Galima pabandyti neilgam laikotarpiui įkišti augalus į šaldytuvą (žinoma, tik ne į šaldymo kamerą!). Po tokio streso jie turėtų užauginti daugiau liaukinių plaukelių ir juose sukaupti daugiau pageidaujamų medžiagų.

Liaukiniai plaukeliai yra augalo kovos už būvį su aplinka produktas. Žmonės naudojasi jų naudingomis vaistinėmis savybėmis, taip pat mėgaujasi jų maloniais skoniais ir kvapais. Medžiagos, kurias išskiria liaukiniai plaukeliai, praturtina mūsų kasdienybę.

Dr. A. Malakauskienės fotografijos