Низкочастотный акустический отклик растений на абиотический стресс

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе исследуются акустические микровибрации в диапазоне от 0,1 до 27 Гц, возникающие в листьях и корневой системе растения розы китайской Hibiscus rosa-sinensis L. в ответ на облучение светом. Показано, что при облучении растения светом в листе возникают микровибрации с частотой 5,77198 Гц. При воздействии света были также зарегистрированы микровибрации в корневой системе с частотами 23,61 и 16,35 Гц. Похожий эффект наблюдали при повреждении листьев от нанесения на них раздражающей мази «Линкас». Нанесение на четыре разных листа растения мази «Линкас» приводило также к появлению характерных микровибраций в корневой системе, при этом каждому из листьев соответствовала своя частота колебаний. По-видимому, в корневище поступает информация о каждом листе. Таким образом, с помощью микровибраций растение может взаимодействовать с внешней средой.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ю. Н. Кульчин

Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: kulchin@iacp.dvo.ru
ORCID iD: 0000-0002-8750-4775

академик РАН, доктор физико-математических наук

Россия, Владивосток

Г. А. Шабанов

НИЦ «Арктика» ДВО РАН

Email: neurokib@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7349-5724

кандидат биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник

Россия, Магадан

А. А. Рыбченко

НИЦ «Арктика» ДВО РАН

Email: neurokib@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4688-1491

доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник

Россия, Магадан

С. О. Кожанов

Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН

Email: kozhanov_57@mail.ru
ORCID iD: 0009-0001-2629-3521

младший научный сотрудник

Россия, Владивосток

Е. П. Субботин

Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН

Email: s.e.p@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-8658-3504

кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник

Россия, Владивосток

Список литературы

  1. Son J.S., Jang S., Mathevon N., Ryu C.M. Is plant acoustic communication fact or fiction? // New Phytologist. 2024. Vol. 242, N 5. P. 1876–1880.
  2. Appel H.M., Cocroft R.B. Plants respond to leaf vibrations caused by insect herbivore chewing // Oecologia. 2014. Vol. 175, N 4. P. 1257–1266.
  3. Pinto C.F. et al. Chemical responses of Nicotiana tabacum (Solanaceae) induced by vibrational signals of a generalist herbivore // Journal of Chemical Ecology. 2019. Vol. 45. P. 708–714.
  4. De Luca P.A., Vallejo-Marín M. What’s the ‘buzz’about? The ecology and evolutionary significance of buzz-pollination // Current Opinion in Plant Biology. 2013. Т. 16, N 4. P. 429–435.
  5. Veits M. et al. Flowers respond to pollinator sound within minutes by increasing nectar sugar concentration // Ecology Letters. 2019. Vol. 22, N 9. P. 1483–1492.
  6. Schöner M.G. et al. Bats are acoustically attracted to mutualistic carnivorous plants // Current Biology. 2015. Vol. 25, N 14. P. 1911–1916.
  7. Rodrigo-Moreno Ana et al. Root phonotropism: early signalling events following sound perception in Arabidopsis roots // Plant Science. 2017. Vol. 264. P. 9–15.
  8. Gagliano Monica, Stefano Mancuso, Daniel Robert. Towards understanding plant bioacoustics // Trends in Plant Science. 2012. Vol. 17, N 6. P. 323–325.
  9. Gagliano Monica et al. Tuned in: plant roots use sound to locate water // Oecologia. 2017. Vol. 184, N 1. P. 151–160.
  10. Khait Itzhak et al. Sound perception in plants // Seminars in cell & developmental biology. Academic Press, 2019. Vol. 92.
  11. Kafash Zohreh Haghighi et al. Traffic noise induces oxidative stress and phytohormone imbalance in two urban plant species // Basic and Applied Ecology. 2022. Vol. 60. P. 1–12.
  12. Jiang Shiren et al. Effects of sonic waves at different frequencies on propagation of Chlorella pyrenoidosa // Agricultural Science and Technology. 2012. Vol. 13, N 10. P. 2197.
  13. Cai Weiming, et al. Audible sound treatment of the microalgae Picochlorum oklahomensis for enhancing biomass productivity // Bioresource Technology. 2016. Vol. 202. P. 226–230.
  14. Christwardana M., Hadiyanto H. The effects of audible sound for enhancing the growth rate of microalgae Haematococcus pluvialis in vegetative stage // HAYATI Journal of Biosciences. 2017. Vol. 24, N 3. P. 149–155.
  15. Hassanien Reda HE et al. Advances in effects of sound waves on plants // Journal of Integrative Agriculture. 2014. Vol. 13, N 2 P. 335–348.
  16. Qi Lirong et al. Influence of sound wave stimulation on the growth of strawberry in sunlight greenhouse // Computer and Computing Technologies in Agriculture III: Third IFIP TC 12 International Conference, CCTA 2009, Beijing, China, October 14–17, 2009, Revised Selected Papers 3. Berlin Heidelberg: Springer, 2010.
  17. Choi B. et al. Positive regulatory role of sound vibration treatment in Arabidopsis thaliana against Botrytis cinerea infection // Scientific Reports. 2017. Vol. 7, N 1. P. 2527.
  18. Jung J. et al. Sound vibration-triggered epigenetic modulation induces plant root immunity against Ralstonia solanacearum // Frontiers in Microbiology. 2020. Vol. 11. P. 1978.
  19. Gagliano M. et al. Out of sight but not out of mind: alternative means of communication in plants // PloS One. 2012. Vol. 7, N. 5. P. e37382.
  20. Khait I. et al. Sounds emitted by plants under stress are airborne and informative // Cell. 2023. Vol. 186, N 7. P. 1328–1336. e10.
  21. Hamant O., Haswell E.S. Life behind the wall: sensing mechanical cues in plants //BMC Biology. 2017. Vol. 15. P. 1–9.
  22. Патент на полезную модель № 202454 Российская Федерация, МПК51 А61В 5/0476(2020.08) Регистратор спектра микровибраций головного мозга / Шабанов Г.А., Рыбченко А.А., Лебедев Ю.А., Зубков И.А.; НИЦ «Арктика» ДВО РАН (RU), заявка № 2020125873; приоритет 04.08.2020; опубл. 18.02.2021. Бюл. № 5.
  23. Шабанов Г.А., Рыбченко А.А., Лебедев Ю.А., Луговая Е.А. Регистратор спектра акустического поля головного мозга человека // Биомедицинская радиоэлектроника. 2021. Т. 24, № 3. С. 28–36. doi: 10.18127/j15604136-202103-03.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Китайская роза

Скачать (219KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Пьезокерамические датчики, используемые в исследовании

Скачать (169KB)
Метаданные
4. Рис. 3. График вычитания кадров информации, снятых после освещения розы фитолампой, и кадров, снятых с розы, находящейся в полутьме. Пунктирная линия – показания датчика на листе, сплошная – датчика на столе без листа (вибрация стола)

Скачать (326KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Результаты измерений амплитуд микровибраций для 5 кадров записи

Скачать (62KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024