Як коріння рослин відчувають наявність вологи в грунті - дослідження вчених
Науковці дослідили процеси, які впливають на формування кореневої системи в рослин. Отримані результати дозволять контрольовано формувати кореневу систему в рослин та отримати зачно кращі врожаї, навіть в умовах дефіциту вологи.
Коріння є основними для рослин, щоб отримати воду і розчинні добавки з грунту. Вода необхідна для росту рослин, але зміна кліматичних умов значно ускладнює отримання вологи з ґрунту. Рослини можуть пристосовуватися до різних умов вологості грунту, змінюючи форму своєї кореневої системи, але до недавнього часу не було відомо, які процеси відбуваються в системі при цьому.
Нове дослідження, проведене сумісною командою з вчених університетів Ноттінгема і Дарема, виявило, як коріння рослин, отримавши вологу в грунті, починають адаптувати свою форму для оптимізації збору води. На думку вчених, відкриття може дати можливість отримувати кращі урожаї в різних погодних умовах, наприклад, при дефіиті вологи, що допоможе гарантувати продовольчу безпеку в майбутньому.
Гілки кореня, можливо, утворюються при безпосередньому контакті з вологою грунту, використовуючи універсальну реакцію під назвою «гідропаттерн». Професор Малкольм Беннетт з Університету Ноттінгема і професор Арі Садананда з Департаменту біологічних наук в Університеті Дарема виявили, що гідропаттернтінг контролюється спеціальними "контролерами" з розповсюдження, званими ARF7.
Дослідники спостерігали, що коріння рослин, позбавлені ARF7, ніколи більше не були готові до гідропаттерну. Фахівці прийшли до висновку, що при впливі вологи на прилипачі, ARF7 залишається динамічним і прискорює розтягнення коренів, але при попадані на повітря ARF7 змінюється і деактивується, блокуючи розповсюдження коренів.
«Рослини нерухомі, і тому їх зростання і розвиток дуже сильно залежать від навколишнього середовища. Наше дослідження виявило особливий білок, який може модифікувати і навіть деактивувати розгалуження кореня, обмежуючи тим самим зростання і розвиток рослин." - пояснив професор Садананда - «Це неймовірно захоплююче, оскільки відкриває нам можливість керувати взаємодією з білками і потенційно розвинути рослини, які можуть продовжувати розгалужуватись навіть в складних умовах, таких як дефіцит води».
Професор Беннетт зробив висновок:
«Вода має вирішальне значення для росту рослин, розвитку і, в кінцевому підсумку, їх виживання. Дивно, але до цих пір вчені не розуміли, як рослини відчувають наявність води.
Вивчаючи, як коріння рослин змінюють своє розгалуження у відповідь на доступність води, ми виявили новий молекулярний механізм. Це являє собою важливий крок вперед і відкриває шлях для селекціонерів для вирощування нових культур, краще адаптованих до зміни клімату, що в майбутньому допоможе забезпечити глобальну продовольчу безпеку».
Продовольча безпека являє собою нагальну глобальну проблему. Виробництво врожаю має подвоїтися до 2050 року, щоб йти в ногу з глобальним зростанням населення.
Це завдання є ще більш складним, враховуючи вплив зміни клімату на водозабезпеченість і прагнення скоротити обсяги внесення добрив, щоб сільське господарство стало більш екологічно стійким.
В обох випадках розробка сільськогосподарських культур з поліпшеною ефективністю поглинання води і поживних речовин дасть справедливу розв'язку проблеми.
Отримані результати опубліковані в журналі Science.
Також читайте: