Plantas llaman al 911 para ayudar a sus vecinos

"Yo sabía que tendría mucho que aprender, pero estaba preparado para eso," dice el joven de 18 años de edad, de Wilmington, Delaware.

Dos años y docenas de experimentos después, Sweeney, ahora su último año en la Escuela Charter de Wilmington, es el primer autor de un artículo de investigación publicado en Frontiers in Plant Science, una revista científica - un logro poco común para un estudiante de secundaria.

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Lo que Sweeney y el Prof. Bais descubiertos en la Universidad de Delaware pueden hacer pensar de forma diferente a partir de ahora cuando se corta el césped o el gato comienza noshing en sus plantas de interior.

En los estudios de Arabidopsis thaliana, también conocido como hierba de la mostaza, el equipo encontró que cuando se mellado una hoja, la planta heridos envió una alerta de emergencia a las plantas vecinas, que comenzaron reforzando sus defensas.

"Una planta heridos advertirá a sus vecinos de peligro," Bais dice, que es un profesor asociado de ciencias de las plantas y del suelo en el Colegio de Agricultura y Recursos Naturales de UD. "Que no grita o texto, pero se pone el mensaje. Las señales de comunicación son en forma de productos químicos transportados por el aire libera principalmente de las hojas."

Sweeney profundizó en el trabajo en el laboratorio de Bais en el Instituto de Biotecnología de Delaware después de la escuela, los fines de semana y durante las vacaciones de verano, el cultivo de plantas estimadas un millar de Arabidopsis para experimentos. Las semillas se colocaron en placas de Petri y tubos de ensayo que contienen agar, un medio de cultivo gelatinosa. Cada lote de semillas sería germinar después de aproximadamente seis días, transformando en plantas delicadas de tallo de tres pulgadas con brillantes; las hojas verdes.

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Un día en el laboratorio, Sweeney puso dos plantas de unos pocos centímetros de distancia en la misma placa de Petri y se hizo dos pequeños cortes en la hoja de uno para simular el ataque de un insecto.

Lo que sucedió después, como dice Sweeney, fue "una sorpresa inesperada." Al día siguiente, las raíces de la planta vecina ileso había crecido notablemente más largo y más robusto - con raíces laterales más empujando hacia fuera de la raíz primaria.

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"Era una locura - Yo no lo creía al principio," dice Bais. "Lo que habría esperado de la planta lesionada para poner más recursos en las raíces que crecen. Pero no hemos visto eso."

Bais preguntó Sweeney a repetir el experimento varias veces, la partición de las plantas para descartar cualquier comunicación entre los sistemas de raíces. En investigaciones anteriores, Bais había mostrado cómo las bacterias del suelo que viven entre las raíces pueden ser señal de poros de las hojas, llamados estomas, para cerrar a mantener patógenos invasores a cabo.

"La razón por la que la planta no lesionado está poniendo a cabo más raíces es para alimentarse y adquirir más nutrientes para fortalecer sus defensas," dice Bais. "Así que comenzamos a buscar compuestos que activan el crecimiento de raíces."

Sweeney mide auxina, una clave de la hormona del crecimiento de las plantas, y se encontró más de este gen se expresa en plantas vecino cuando una planta de heridos fue de alrededor. También confirmó que las plantas vecinas de plantas heridos expresan un gen que corresponde a un transportador de malato (ALMT-1). Malato atrae a los microbios beneficiosos del suelo, incluyendo Bacillus subtilis, que Bais y sus colegas descubrieron hace varios años. Al parecer, ilesos plantas que se encuentran en las proximidades de lesionados y que han aumentado asociado transportador malato más con estos microbios. Estos organismos beneficiosos vínculo con las raíces de las plantas no lesionadas para aumentar sus defensas.

Homing en señales químicas

"Por lo que la planta de heridos está enviando señales a través del aire. No es la liberación de estas sustancias químicas para ayudar a sí mismo, sino para alertar a sus vecinos de la planta," dijo Bais.

¿Cuáles son estos misteriosos brebajes, conocido científicamente como compuestos orgánicos volátiles, y cuánto tiempo persisten en la atmósfera o en el suelo para el caso - es como si fuera un chorrito de perfume o aroma persistente de las palomitas de maíz recién cocinado?

"No sabemos, sin embargo," Bais dice, que ya ha comenzado esta siguiente etapa de la investigación. "Pero si vas a través de un campo de césped después de haber sido cortado o un campo de cultivo después de la cosecha, podrá oler estos compuestos."

Bais acredita Sweeney para el descubrimiento, elogiando su trabajo duro y la voluntad de aprender, además de sus otros estudios de secundaria y nadar más de 22 horas a la semana.

"Usted tiene que acercarse a este trabajo con dedicación e integridad. No se puede simplemente hacerlo a mitad de camino," dice Bais. "En Connor, que tiene material de estudiante de grado. Dondequiera que va a ir, va a brillar."

"Trabajando con el Dr. Bais ha sido grande," dice Sweeney. "La mayoría de los niños no llegan a trabajar en un laboratorio. De hecho, he terminado el proyecto y ha escrito un papel. Es muy emocionante."

Sweeney también da crédito a nadar por ayudarle con la ciencia.

"La natación requiere un cierto nivel de tenacidad mental - Requiere mirando el fondo de una piscina," él dice. "La curva de aprendizaje aquí era muy empinada para mí. Cuando tuve la contaminación en una muestra de laboratorio, cuando sopló sobre algo, tuve que empezar de nuevo. Pero la paciencia y la diligencia que he aprendido me han hecho una mejor científico."

El hijo de ex-alumnos UD, Sweeney visitó por primera vez el Instituto de Biotecnología de Delaware como un estudiante de octavo grado, para un campo de entrenamiento en procedimientos básicos de laboratorio, lo que despertó su interés en la investigación. Desde entonces, ha ganado el 2016 Delaware BioGENEius Challenge, era un desafío internacional BioGENEius finalista de 2016 y fue nombrado semifinalista en el 2017 Regeneron Science Talent Search. Esta caída, que va a dirigirse a MIT, doble especialización en economía e ingeniería biológica.

"Estoy interesado en ver el lado de la ciencia agrícola," él dice. "No puede sonar atractivo, pero todo el mundo necesita comer. Así que si usted puede utilizar las tecnologías de vanguardia en genómica que alimentan a más personas mientras que disminuye el impacto medioambiental, que es donde quiero estar."