Megfejtették a liliom virágzásának titkát

Meglepő, de a botanikusok eddig nem voltak vele pontosan tisztában, mi okozza a liliom rügyének kipattanását. Egy új tanulmányban két harvardi matematikus fejtette meg, hogy mitől nyílnak ki a liliomszirmok.

A liliomok rengeteg képen és versben szerepelnek, azt azonban, hogy miként nyílnak ki a virágok, egészen mostanáig nem sikerült pontosan tisztázni. A virágzás mechanizmusát a Harvard Egyetem két kutatója, Lakshminarayanan Mahadevan és kollégája, Haiyi Liang kezdte el vizsgálni: a két matematikus számára nem volt szokatlan ez a téma, hiszen eddig is azzal foglalkoztak, hogy megfejtsék a természet működésének apró rejtélyeit. Korábban például egy húsevő növény, a Vénusz légycsapója zsákmányszerző módszerét tanulmányozták, most pedig arra keresték a választ, hogyan bontanak virágot a liliomok.

Vizsgálatuk tárgya a Lilium casablanca nevű faj volt, amelynek virágai három belső sziromlevélből és három külső csészelevélből épülnek fel. Korábban úgy gondolták, hogy a rügyek nyílását az a növekedés okozza, amely a sziromlevelek középső erei mentén zajlik: ha a levelek növekedése elér egy bizonyos hosszt, az már kellő nyomást eredményez a rügyben ahhoz, hogy kinyíljon a virág. Egy másik magyarázat szerint a virág nyílása annak köszönhető, hogy a szirom- és a csészelevelek belső felülete gyorsabban kezd növekedni a levelek külső felületénél, a rügy pedig ezt követően pattan ki. (Egyes növények virágzása valóban az utóbbi mechanizmus szerint zajlik.)

Mahadevan és kollégája azonban kiderítette, hogy a liliom esetében egyik elmélet sem állja meg a helyét. A rügy kipattanása nem a sziromlevelek főerei mentén történő növekedésnek, és nem is a külső és belső levélfelületek eltérő növekedési ütemének köszönhető, hanem annak, ahogyan a sziromlevelek meggörbülnek, végeik pedig fodrozódni kezdenek.

A kutatók először a sziromlevelek eltérő részeinek növekedési ütemét mérték, majd meghatározták, hogy mely területek növekedése játszik kulcsszerepet a rügy kipattanásában. A legfontosabb szerep egyértelműen annak jut, ahogyan a sziromlevelek végei egy idő után kifelé kezdenek görbülni. Ez az erő az, amely végül arra kényszeríti a rügyet, hogy kinyíljon - írja a PNAS legújabb számában megjelent tanulmány.

A kutatók egy lassított felvételen is bemutatják a liliom virágzását: a filmet négy és fél napig készítették úgy, hogy percenként vettek fel egy képet. Az első négy napban a rügy tízszázalékos hossznövekedést és húszszázalékos szélességnövekedést mutatott, miközben a csészelevelek által eltakart sziromlevelek is gyors ütemben nőttek. A levélszélek négy nap elteltével már kifelé görbülnek, a rügy kipattanásához pedig arra van szükség, hogy a sziromlevelek által kifejtett nyomás elérjen egy kritikus pontot.

A kutatás eredményeit később az anyagtudomány területén szeretnék hasznosítani, elsősorban olyan érzékelők és indítókarok fejlesztésében, amelyek működése a liliom virágzását utánozná.