Badania rzucają więcej światła na mechanizmy wykrywania substancji odżywczych przez rośliny
Międzynarodowy zespół naukowców poznał mechanizmy, za pomocą których rośliny modyfikują strukturę korzenia, aby zoptymalizować swój dostęp do substancji odżywczych w glebie. Badania, których wyniki opublikowano w czasopiśmie Developmental Cell, zostały częściowo dofinansowane ze środków unijnych. Autorka, Eva Benkova z Flandryjskiego Instytutu Biotechnologii (VIB) w Belgii, otrzymała 1,3 mln EUR w formie grantu dla początkujących naukowców przyznanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERBN) na realizację projektu HCPO (Hormonalne oddziaływanie typu cross-talk w organogenezie roślin). Rośliny pobierają większość azotu w formie azotanu z gleby. Jednakże poziom azotanu w glebie może być bardzo różny, zatem kiedy korzenie rośliny napotkają skrawek gleby bogaty w azotan roślina rozpoczyna wytwarzanie korzeni bocznych. W ten sposób rośliny zapewniają sobie największą gęstość systemu korzeniowego w strefach gleby najbardziej obfitujących w substancje odżywcze. Obok zaopatrywania roślin w azot na potrzeby odżywcze, azotan działa jak molekuła sygnalizująca, odgrywając istotną rolę w metabolizmie i wzroście rośliny. Ponadto sygnalizacja azotanowa ma szczególnie kluczowe znaczenie wytwarzaniu korzeni bocznych. Wyniki wcześniejszych badań wykazały, że to białko transportowe zwane NRT1.1 jest odpowiedzialne za pobieranie azotanu z gleby i ma ono również swój wkład w wykrywaniu azotanu oraz sygnalizacji azotanowej. W ramach ostatnich badań prowadzonych pod kierunkiem dr Alaina Gojona z Wydziału Biochemii i Fizjologii Molekularnej Roślin w Montpellier, Francja, naukowcy podjęli się zbadania roli NRT1.1 w rozwoju korzeni bocznych Arabidopsis thaliana czy inaczej rzodkiewnika pospolitego. Zespół odkrył ku swojemu zaskoczeniu zależność między NRT1.1 a głównym hormonem roślinnym - auksyną - który pełni między innymi ważną rolę w rozwoju korzeni. Badania wykazały, że oprócz transportowania azotanu NRT1.1 ułatwia również transport auksyny. Kiedy poziom stężenia azotanu jest niski NRT1.1 wstrzymuje gromadzenie się auksyny w koniuszku korzenia bocznego. "To z kolei tłumi wzrost [korzenia bocznego]" - wyjaśniają naukowcy. Odwrotnie, kiedy poziom azotanu jest wysoki białko NRT1.1 umożliwia gromadzenie się auksyny w końcówkach korzeni bocznych, stymulując w ten sposób ich wzrost. Wyniki te obrazują, w jaki sposób poziom azotanu wpływa na gromadzenie się auksyny w korzeniach bocznych. "Sądzimy, że NRT1.1 tłumi wzrost korzenia bocznego przy niskiej dostępności azotanu poprzez pobudzanie transportu auksyny z korzeni bocznych do podstawy korzenia. W ten sposób wysoka dostępność azotanu stymuluje wzrost korzeni bocznych poprzez hamowanie transportu auksyny zależnej od NRT1.1 i umożliwianie gromadzenia się auksyny w koniuszkach korzeni" - podsumowuje dr Gojon. "W ten sposób tworzy się mechanizm łączący substancję odżywczą z sygnalizacją hormonalną w czasie rozwoju organów." Obok naukowców z Montpellier i VIB w badaniach udział wzięli naukowcy z Instytutu Botaniki Eksperymentalnej Czeskiej Akademii Nauk oraz z Centrum Botaniki w Umeå Szwedzkiej Akademii Rolniczej.
Kraje
Belgia, Czechy, Francja, Szwecja