WEST LAFAYETTE, Ind. – Júliának egy bármilyen más nevű rózsa édes illatú lenne, de ma a szerelmes tinédzser nehezen találna sok illatot.
Ami az illatokat illeti, a mai rózsák és virágok gyakorlatilag élettelenek ahhoz képest, amit Shakespeare ismert. A kertészek sajnálatos módon a modern növénynemesítés miatt a legnépszerűbb virágok nagy része elvesztette ősei illatát. Mivel a növényeket a szín, a forma és az egyéb jellemzők – például a vágás utáni hosszantartó virágzás – maximalizálása érdekében nemesítették, az illatok rejtélyes módon eltűntek.
Natalia Dudareva, a Purdue Egyetem Kertészeti Tanszékének szaporodásbiológiai adjunktusa új betekintést nyert a virágillat biológiájába – olyan felismerésekre, amelyek édesebb illatú rózsákat, valamint egy csokor egyéb előnyöket eredményezhetnek..
A virágillat javítása az évi 20 milliárd dolláros kertészeti ágazat célja, de a mezőgazdaság számára is fontos. Az összes termés csaknem háromnegyede a virágillatokkal vonzott rovarporzóktól függ. Egyedül a mézelő méhek felelősek az Egyesült Államokban termesztett növények egyharmadának beporzásáért.
A virágos illatok felerősítése nemcsak esztétikusabbá tenné a virágágyásokat, hanem számos növény terméshozamát és minőségét is javítaná.
A növények virágillatokat használnak a beporzók vonzására vagy a káros rovarok elriasztására. A virágos illatok olyan olajokká kezdődnek, amelyeket a legtöbb növényben a szirmok termelnek. Mivel ezek az olajok meleg időben könnyen elpárolognak, a tudósok illékony vegyületeknek nevezik őket. Egy virág aromája hét-tíz különböző olajat tartalmazhat, mint például a sárkány vagy a petúnia, vagy akár 100 különböző vegyszert is, mint az orchideák esetében.
Dudareva a snapdragon virágillatát tanulmányozta, amelyet azért választott, mert azon kevés modern növények egyike, amelyek erős virágillatúak. "A legtöbb tudományos munkát a Clarkia breweri nevű kaliforniai növényen végezték, de egy másik növénymodellt szerettem volna használni, hogy megtudjam, találtak-e hasonló mechanizmusokat más növényfajokban."
Dudareva és munkatársai azt találták, hogy a molyok által beporzott Clarkia és a méhek által beporzott csattanósárkány is ugyanazt a biokémiai utat alkalmazva állít elő virágillatokat. Azt is felfedezték, hogy a snapdragon által az illatos olajok előállításához használt alapanyagot vagy szubsztrátot egy külön gén szabályozza.
"Ez arra utal, hogy létezhetnek alapvető genetikai szabályozó mechanizmusok, amelyek felelősek a virágillat-termelésért különböző növényfajokban" - mondja Dudareva."Ez fontos az alkalmazott kutatások szempontjából. Ma már tudjuk, hogy a virágillat-termelést hasonló módon szabályozzák a különböző növények, és hogy a szubsztrát részt vesz az illattermelés szabályozásában. De ez a transzgénikus növények tervezését is bonyolultabbá teszi, mert mielőtt genetikailag módosítana egy növényt, ellenőriznie kell, hogy a szubsztrát termelődik-e a szirmokban."
Dudareva szerint a szubsztrát hiánya lehet az oka annak, hogy a növények génmanipulálására irányuló korábbi kísérletek, hogy több illatot termeljenek, kudarcot vallottak.
Ezek az új felismerések lehetővé tehetik a tudósok számára, hogy géntechnológiával módosítsák a növényeket, hogy erősebb illatokat hozzanak létre, vagy akár a nap bizonyos szakaszaiban is keltsék illatukat.
"A virágipar érdekelt olyan virágok létrehozásában, amelyek illatosak este, amikor az emberek hazajönnek a munkából" - mondja Dudareva. "A petúnia olyan virág, amely esténként kiengedi az illatát, ezért ezt meg kell tudnunk tenni. De mielőtt még illatosabbá tudnánk tenni a virágokat esténként, általánosságban fokoznunk kell az illatot." Dudareva azt mondja, hogy a legtöbben a molyporzású virágokat részesítik előnyben, amelyeket "édes illatúnak" tartanak, de sok molypor által beporzott virág csak akkor hoz létre illatot. éjszaka, és nem korábban este.
A Plant Cell folyóirat júniusi számában megjelent egy tudományos tanulmány, amely elmagyarázza a snapdragon virágillat-termelésének biokémiáját és genetikáját. A kutatást a National Science Foundation és a Fred Gloeckner Foundation, Inc. támogatásai finanszírozták.
Dudareva kutatása azt is megállapította, hogy a csattanósárkányok közeli kapcsolatba kerültek a poszméhekkel. A Snapdragonok négyszer több illatot bocsátanak ki napközben, amikor a méhek aktívak, mint éjszaka. Valójában a csattanósárkányok illattermelésének és a méhek tevékenységének 24 órás grafikonja harang alakú görbéket mutat, amelyek szinte pontosan egymáson helyezkednek el.
A Snapdragon virágok öt sziromból álló csövek. A virágos illatok csak a szirmok lebenyén szabadulnak fel, a tubusban nem. A nektár eléréséhez a méhnek rá kell szállnia a virág alsó lebenyére, és részben be kell helyeznie magát a csőbe. Miközben ezt teszi, a méh háta nekiütközik a sárkányvirág felső lebenyének. Amikor egy méh ezt teszi, illatmolekulák rakódnak le a hátán és a lábán, és az illatot visszaviszi a kaptárba, így több méhet vonz a növényhez.
A snapdragonban, mint a legtöbb virágzó növényben, az újonnan kinyílt virágok nem hoznak annyi illatot, mint a kifejlett virágok. "Ezek a virágok nem állnak készen a beporzásra, mert éretlenek, és az illat hiánya miatt kevésbé vonzóak a beporzók számára" - mondja Dudareva.
Megfordítva, ha sok növényt beporoztak, azok csökkentik az illat mennyiségét, sőt magának az illatnak a minőségét is. Egyes növényeknek azonban előnyös a beporzók ismételt látogatása. Sok gyümölcsöt többször kell beporozni ahhoz, hogy gyümölcsöt hozzon létre, és a beporzások száma segít meghatározni a gyümölcs méretét és minőségét."A görögdinnyének körülbelül 12-szer kell a minőségi gyümölcséhez, az epernek pedig 25 beporzás szükséges a bogyóméret maximalizálásához" - mondja Dudareva.
A gyümölcsfák és növények virágillatának javítása előnyös lenne a gyümölcstermesztők számára, mondja Dudareva."A növények nem azért fejlődtek ki, hogy az illatukat az emberek javára állítsák elő" - teszi hozzá Dudareva, "de néha virágillat is előfordul befolyásolta az emberek döntéseit arról, hogy mely növényeket termesztik."
