_ Controlul direcției de creștere a rădăcinilor ar putea ajuta salvează culturile și atenuează schimbările climatice

Deasupra solului, plantele se întind spre soare. Sub pământ, plante un tunel prin pământ. Pe măsură ce rădăcinile absorb apă și nutrienți din solul înconjurător, ele cresc și se întind pentru a dezvolta arhitecturi distincte ale sistemului radicular. Arhitectura sistemului radicular determină dacă rădăcinile rămân în straturile de sol puțin adânci sau cresc mai abrupte și ajung la straturile mai adânci ale solului.

Sistemele radiculare sunt esențiale pentru supraviețuirea și productivitatea plantelor, determinând accesul plantei la nutrienți și apă și, prin urmare, , capacitatea plantei de a rezista la epuizarea nutrienților și la intemperii extreme precum seceta.

Acum, oamenii de știință de la Salk au determinat modul în care un hormon vegetal bine-cunoscut este crucial în controlul unghiului în care cresc rădăcinile. Studiul, publicat în Cell Reports, este prima dată când hormonul, numit etilenă, s-a dovedit a fi implicat în reglarea unghiurilor laterale ale rădăcinilor care modelează sistemele de rădăcină – făcând din descoperiri o revelație pentru oamenii de știință din plante care optimizează sistemele radiculare.

Cercetătorii din cadrul Inițiativei pentru exploatarea plantelor de la Salk intenționează acum să vizeze calea de semnalizare a etilenei în eforturile lor de a proiecta plante și culturi care pot rezista stresului de mediu provocat de schimbările climatice și secetă, precum și de a elimina dioxidul de carbon din atmosferă și de a-l depozita în adâncime. subteran pentru a ajuta la atenuarea schimbărilor climatice.

„Rădăcinile adânci conduc la o stocare mai durabilă a carbonului în sol și pot face plantele mai rezistente la secetă, astfel încât capacitatea de a controla cât de adânc cresc rădăcinile este cu adevărat interesantă pentru oamenii de știință care caută pentru a crea sisteme radiculare mai bune”, spune autorul principal Wolfgang Busch, profesor, director executiv al Harnessing Plants Initiative și Catedra Hess în știința plantelor la Salk.

„Suntem deosebit de încântați de calea pe care am găsit-o. este conservată în multe tipuri de plante, ceea ce înseamnă că descoperirile noastre pot fi aplicate pe scară largă pentru a optimiza arhitectura rădăcinilor în toate plantele terestre, inclusiv culturile alimentare, furajere și combustibile.”

Factori de mediu, cum ar fi precipitațiile medii sau abundența de anumiți nutrienți — pot influența forma sistemului radicular al unei plante. Unghiul la care cresc rădăcinile produce rezultate diferite în arhitectura generală a rădăcinilor, cu unghiurile orizontale ale rădăcinii creând un sistem radicular mai puțin adânc și unghiurile verticale ale rădăcinilor creând un sistem radicular mai adânc. Dar oamenii de știință nu au înțeles clar cum au fost determinate aceste unghiuri ale rădăcinilor la nivel molecular.

Homonii vegetali precum auxina și citochinina au fost conectați în trecut la unghiul de creștere a rădăcinii, dar mecanismele acestei conexiuni au rămas prost înțelese. Căutând molecule și căi care au fost implicate în stabilirea unghiului de creștere a rădăcinilor, echipa a verificat genetic Arabidopsis thaliana - o buruiană mică cu flori din familia muștarului - pentru modificări ale sistemului radicular ca răspuns la mii de molecule.

The Echipa a observat că genele din întreaga cale de semnalizare a etilenei au fost activate ca răspuns la mebendazol și, la rândul său, calea efectuează modificările rezultate în creșterea rădăcinilor. Investigația biochimică a acestei relații a arătat că mebendazolul inhibă activitatea unei proteine ​​kinaze numite CTR1. Această enzimă reglează negativ semnalizarea etilenei, promovând, la rândul său, un sistem radicular de mică adâncime.

„Deoarece semnalizarea etilenei este un proces larg conservat în plantele terestre, țintirea căii etilenei este o tehnică foarte promițătoare pentru ingineria sistemului radicular”, spune Busch. „Sperăm că acum vom putea folosi acest instrument pentru a face speciile de culturi mai rezistente și pentru a crea plante Salk Ideal care captează mai mult carbon în subteran pentru a ajuta la lupta împotriva schimbărilor climatice.”

Noul descoperit. implicarea etilenei în arhitectura sistemului radicular inspiră noi întrebări, inclusiv dacă există o altă moleculă care – spre deosebire de mebendazol – face sistemele radiculare mai adânci sau dacă există gene specifice în calea de semnalizare a etilenei deja bine catalogată care poate fi vizată cel mai eficient pentru a promova o adâncime mai mare. rădăcini în culturi și plante Salk Ideal.

(Fluierul)