Горох та сочевиця по-різному інвестують у розвиток кореневої системи,- вчені
Під поверхнею коріння рослин старанно працює. Коріння - це, звичайно, те, як рослини отримують воду та мінеральні речовини з ґрунту. Але вивчення того, як різні кореневі системи впливають на врожайність, виявилося складним завданням для дослідників.
"Ми набагато менше знаємо про ознаки коріння і про те, як вони впливають на врожайність, порівняно з характеристиками листя", - говорить Маріз Бурго, дослідник з Університету Саскачевана, Канада.
Бурго є провідним автором нового дослідження, під час якого вчені з'ясовують зв'язок між кореневою системою та врожайністю сочевиці та гороху, що вирощуються у напівзасушливих районах. Це дослідження було опубліковано в журналі The Plant Phenome Journal, виданні Американського товариства рослинництва.
Великий відсоток світового експорту сочевиці посідає Північні Великі рівнини США і Канаді. У цих напівзасушливих районах майже 4,5 мільйона гектарів – більше площі штату Меріленд – використовуються для вирощування гороху та сочевиці.
Бурго та його колеги виявили, що найврожайніші сорти гороху та сочевиці мають зовсім різну структуру кореневої системи.
Приклад зображення кореня сочевиці, отриманого системою візуалізації коріння. Глибина зображення кореня була взята на 30–45 сантиметрів нижче за поверхню. У сочевиці велика коренева система добре корелює з високою врожайністю.
У сочевиці велика коренева система добре корелює з високою врожайністю.
«Рослини сочевиці, як правило, маленькі. Тому селекціонери намагалися зробити їх більшими і вищими», — каже Бурго. «Якщо ми прагнемо більших рослин сочевиці, ми також повинні вибрати більшу кореневу систему сочевиці».
З горохом справа була складніша. Найбільш урожайні сорти гороху, як правило, мали кореневу систему середнього розміру.
"Ми думаємо, що зростання коріння у гороху може бути більше пов'язане з часом протягом вегетаційного періоду рослин", - говорить Бурго. Дослідники вважають, що більшість зростання коренів має статися доти, як рослини гороху зацвітуть. "Після цвітіння вся енергія фотосинтезу повинна йти на розвиток стручків гороху, а не на зростання коріння".
Висновок про те, що різні кореневі системи призведуть до вищих урожаїв різних культур, був дещо противним. Переважала модель, згідно з якою «глибока, але мізерна» коренева система була б найкориснішою для всіх культур у напівзасушливих районах.
"Ідея "глибокої та мізерної" була заснована на дослідженнях врожаю пшениці", - говорить Бурго. Дослідження показало, що сорти пшениці з пісною, але глибокою кореневою системою краще пристосовані до напівзасушливих районів.
Це могло бути пов'язане з тим, що рослини пшениці з глибокою кореневою системою мали доступ до води глибше у ґрунті. Тим не менш, мізерна коренева система означала, що рослини не вкладали надто багато ресурсів у коріння, що дозволяло отримувати вищі врожаї зерна.
"Ідея "глибокого, але компактного" була дуже популярна", - говорить Бурго. «Ми продемонстрували, що це не універсальна істина — те, що є правильним для пшениці, може бути неправильним для інших культур».
Висновки Бурго також наголошують на перевагах безпосереднього вивчення кореневої системи сільськогосподарських культур, особливо в напівзасушливих районах, де часто може не вистачати води.
«Я думаю, що ми знаходимося в тій точці, коли наступного великого приросту врожайності в напівзасушливих районах буде досягнуто за рахунок серйозного вивчення кореневих систем та розуміння того, як вони працюють», — каже вона.
Місце проведення дослідження було розташоване у Північному центрі сільськогосподарських досліджень Університету штату Монтана. З 2017 по 2019 рік дослідники просканували та виміряли довжину коріння у 29 сортів гороху та 25 сортів сочевиці.
Місце польових досліджень сочевиці у Північному сільськогосподарському дослідному центрі Університету штату Монтана.
"Ми виявили, що між сортами гороху та сочевиці є багато відмінностей у тому, скільки вони інвестують у кореневу систему", - говорить Бурго.
Бурго та її колеги нині прагнуть ідентифікувати гени або генетичні області у сочевиці та гороху, пов'язані з надійними даними кореневих ознак.
"Потенційно це може змінити правила гри для введення кореневих ознак у програми розведення", - зауважили дослідники.
Також читайте: