Augalų šaknų augimo kontrolė gali padėti kovoti su klimato kaita

Augalų šaknų augimo kontrolė gali padėti kovoti su klimato kaita

Augalų išlikimas ir produktyvumas priklauso nuo jų šaknų sistemos svarbos. Šie sudėtingi tinklai leidžia augalams efektyviai išgauti vandenį ir pagrindines maistines medžiagas iš dirvožemio. Tačiau šaknų architektūros, apimančios erdvinį šaknų išsidėstymą dirvožemyje, poveikis yra toli už augalų srities. JAV Salko biologinių tyrimų instituto mokslininkai sėkmingai išaiškino šaknų augimą reguliuojančius mechanizmus. Jų išvados suteikia daug žadančių perspektyvų siekiant išsaugoti pasėlių derlių ir galimai sušvelninti klimato kaitos poveikį.

Su visa tai manoma, kad Augalų šaknų augimo kontrolė gali padėti kovoti su klimato kaita.

Šakninis procesas

Medžių šaknys

Šaknys auga ir plečiasi, semdamos vandenį ir gyvybiškai svarbias maistines medžiagas iš dirvožemio, kuriame jos yra įterptos. Šis augimas lemia atskirų architektūrinių struktūrų vystymąsi šaknyse. Kai kurių augalų šaknys apsiriboja viršutiniais dirvožemio sluoksniais, o kitų šaknys tęsiasi gilesniuose regionuose.

Augalo gebėjimas atsispirti maistinių medžiagų išeikvojimui ir atšiaurioms klimato sąlygoms, tokioms kaip sausra, priklauso nuo jo patekimo į maistines medžiagas ir vandenį per šaknų sistemą. Salko instituto mokslininkai sėkmingai atrado svarbų plačiai pripažinto augalų hormono vaidmenį reguliuojant šaknų augimo kryptį.

Neseniai paskelbtame žurnale „Cell Reports“ mokslininkai tai parodė Hormonas etilenas vaidina lemiamą vaidmenį kontroliuojant šoninius šaknų kampus., kurios galiausiai lemia šaknų sistemų struktūrą.

Šaknų augimo manipuliavimas

augalų šaknys

Šios pažangos atskleidimas suteikia galimybę manipuliuoti šaknų vystymosi trajektorija, leidžiančia sukurti atsparius augalus ir pasėlius, galinčius atlaikyti klimato kaitos ir vandens trūkumo keliamus iššūkius. Be to, šie augalai turi potencialą išgauti anglies dioksidą iš atmosferos ir saugiai laikyti giliai žemėjevaidina lemiamą vaidmenį švelninant klimato kaitos padarinius.

„Gebėjimas reguliuoti šaknų augimo gylį yra didžiulio jaudulio šaltinis mokslininkams, siekiantiems sukurti efektyvesnes sistemas“, – sako Wolfgangas Buschas, tyrimo pagrindinis autorius. Taip yra todėl, kad turi gilias šaknis svarbus vaidmuo gerinant dirvožemio anglies kaupimąsi ir didinant augalų atsparumą sausrai.

Tyrėjas pabrėžia, kad jam ypač malonu sužinoti, kad jų nustatytas kelias yra išsaugotas daugelyje augalų rūšių. Tai reiškia, kad jų išvados turi platų poveikį ir gali būti naudojamos kelių žemės augalų, įskaitant maistui, pašarams ir kurui svarbių pasėlių, šaknų struktūrai pagerinti.

Šaknų sistemos forma

šaknys ir klimato kaita

Augalo šaknų sistemos formai įtakos gali turėti keli aplinkos veiksniai, įskaitant vidutinį kritulių kiekį ir konkrečių maistinių medžiagų prieinamumą.

Mokslininkus jau seniai glumina molekuliniai mechanizmai, kurie diktuoja šaknų augimo kampą, nes šis kampas daro didelę įtaką bendrai šaknų sistemos architektūrai. Konkrečiai, horizontalūs šaknų kampai lemia seklesnes šaknų sistemas, o vertikalūs šaknų kampai lemia gilesnes šaknų sistemas. Tačiau Tikslūs veiksniai, lemiantys šiuos kampus, iki šiol buvo sunkiai suprantami.

Ankstesniuose tyrimuose buvo nustatytos sąsajos tarp augalų hormonų, tokių kaip auksinai ir citokininai, ir šaknų augimo kampo. Tačiau konkretūs šio ryšio mechanizmai nebuvo iki galo suprasti.

Siekdama atrasti konkrečias molekules ir kelius, atsakingus už šaknų augimo kampo nustatymą, tyrėjų grupė atliko Arabidopsis thaliana, mažo žydinčio augalo, priklausančio garstyčių šeimai, genetinę analizę. Jie kruopščiai stebėjo, kaip augalo šaknų sistema reaguoja į daugybę tūkstančių skirtingų molekulių, visi siekiant sukurti „idealius augalus“ puikus.

Mebendazolas

Pirmasis autorius Wenrong He atskleidžia, kad jie įdomiai pastebėjo šaknų augimą, kai buvo veikiami molekulės, vadinamos mebendazolu. Konkrečiai, jie pastebėjo, kad mebendazolas paskatino šaknų augimą horizontaliau. Smalsumas paskatino juos ištirti baltymus ar kelius, su kuriais sąveikauja mebendazolas, kad sukurtų šį poveikį, ir jie atrado, kad tai susiję su etileno signalizacija. Etileno dalyvavimo svarba Šaknų sistemos struktūros konfigūracija jį ypač žavėjo.

Po kruopštaus stebėjimo tyrimo grupė pastebėjo, kad genų aktyvavimas etileno signalizacijos kelyje buvo tiesioginis atsakas į mebendazolo buvimą. Dėl to šis kelias palengvino vėlesnius šaknų augimo pokyčius. Tolesnė šio sudėtingo ryšio analizė atliekant biocheminius tyrimus atskleidė, kad mebendazolas veiksmingai trukdo veikti specifinei proteinkinazei, žinomai kaip CTR1. Būtent šis fermentas vaidina neigiamą vaidmenį reguliuojant etileno signalizaciją, kuri galiausiai skatina seklią šaknų sistemą.

Buschas paaiškina, kad dėl plačiai paplitusio etileno signalizacijos pobūdžio sausumos augaluose, pastangos nukreipti į etileno kelią duoda daug pažadų gerinti šaknų sistemas. Tikslas yra naudoti šią techniką kuriant javų rūšis, kurios yra atsparesnės ir gali po žeme išskirti didesnį anglies kiekį, taip padedant kovoti su klimato kaita. Neseniai atrastas etileno dalyvavimas šaknų sistemos architektūroje mokslininkams kelia naujų klausimų. Dabar jie tiria galimybę nustatyti alternatyvias molekules, išskyrus mebendazolą, kurios galėtų paskatinti gilesnį šaknų augimą. Be to, mokslininkai tiria, ar plačiai dokumentuotame etileno signalizacijos kelyje yra specifinių genų, kurie gali būti veiksmingesni siekiant skatinti gilesnes pasėlių ir augalų šaknis.

Tikiuosi, kad naudodamiesi šia informacija galėsite sužinoti daugiau apie tai, kaip augalų šaknų augimo kontrolė gali padėti klimato kaitai.


Palikite komentarą

Jūsų elektroninio pašto adresas nebus skelbiamas. Privalomi laukai yra pažymėti *

*

*

  1. Atsakingas už duomenis: Miguel Ángel Gatón
  2. Duomenų paskirtis: kontroliuoti šlamštą, komentarų valdymą.
  3. Įteisinimas: jūsų sutikimas
  4. Duomenų perdavimas: Duomenys nebus perduoti trečiosioms šalims, išskyrus teisinius įsipareigojimus.
  5. Duomenų saugojimas: „Occentus Networks“ (ES) talpinama duomenų bazė
  6. Teisės: bet kuriuo metu galite apriboti, atkurti ir ištrinti savo informaciją.