Rośliny uprawne a zmiana klimatu
Zmiana klimatu będzie oznaczać wysychanie gleb, przez co pogorszy się dostępność wody i substancji odżywczych w powierzchniowych warstwach gleby dla gatunków roślin uprawnych. Aby się przystosować, rośliny będą musiały rozwijać korzenie w innych warstwach gleby, ale czynniki za to odpowiedzialne są skomplikowane i słabo poznane. W ramach finansowanego ze środków UE projektu EUROOT (Enhancing resource uptake from roots under stress in cereal crops) badano korzenie zbóż. Badanie pozwoliło na określenie, w jaki sposób gatunki te pobierają wodę i substancje odżywcze za pośrednictwem korzeni oraz jak utrzymują wzrost w warunkach stresu. Uczeni zidentyfikowali markery genetyczne różnych fizjologicznych i morfologicznych cech korzeni, które można wykorzystać w programach hodowli. Prace hodowlane pozwoliły na wyizolowanie genów i ukazały, w jaki sposób można ich użyć w połączeniu z hodowlą do uzyskania określonych cech korzeni. Wśród badanych gatunków znalazły się kukurydza, ryż, jęczmień i pszenica durum. Wyniki badań pokazały, że kukurydza reaguje na głęboko położone substancje odżywcze poprzez rozwijanie korzeni na odpowiedniej głębokości. Wzrost taki może pomagać roślinom w przetrwaniu w warunkach wysychania powierzchniowej warstwy gleby, a także w utrzymaniu produktywności. Wartość pH gleby także ma istotne znaczenie dla rozwijania korzeni w celu przyswajania fosforu, co oznacza, że optymalna budowa korzeni uzależniona jest od pH. Rezultaty te mają istotne implikacje dla procedur badań przesiewowych w programach hodowlanych i zarządzaniu glebami. Zespół określił też sygnatury hormonalne i molekularne różnych odpowiedzi związanych z rozwijaniem korzeni, zależnie od warunków środowiskowych panujących w glebie. Prace ujawniły też podstawy genetyczne zmienności przepływu wody przez korzenie w zależności od poziomu azotanów. Wyniki tych analiz pomogły uczonym w opracowaniu strategii optymalizacji zużycia wody w różnych warunkach dotyczących stosowania nawozów azotowych. W projekcie EUROOT opracowano szereg metod oceny zmienności budowy korzeni zgodnie z zaopatrzeniem w substancje odżywcze. Znalazły się wśród nich techniki obrazowania rentgenowskiego, tomografii komputerowej i obrazowania metodą rezonansu magnetycznego. Badacze ustalili, że cechy korzeni jęczmienia i kukurydzy są w wysokim stopniu dziedziczne, oraz skorelowali markery genetyczne z konkretnymi cechami korzeni. Przeprowadzono modelowanie przepływu wody i substancji odżywczych do i wokół korzeni zbóż, gdyż ma on istotne implikacje dla wchłaniania. Omawiany projekt pomaga lepiej zrozumieć reagowanie korzeni na warunki środowiskowe panujące w glebie. Dzięki temu europejscy rolnicy będą mogli uprawiać rośliny bardziej odporne na ocieplenie klimatu.
Słowa kluczowe
Rośliny uprawne, zmiana klimatu, korzenie, substancje odżywcze, gleba, wysychanie gleby, EURoot
