Если корни не уйдут глубоко вниз, это негативно скажется на урожае. И давно не секрет, что в плотной почве, которая стала такой благодаря тяжелой технике, корни растений перестают вытягиваться и вместо этого растут, что называется, вширь.
Механизм внутренней перестройки: как корни риса прокладывают путь сквозь уплотненную почву
Международная команда биологов разгадала тайну того, как корни риса способны проникать в тяжелый, уплотненный грунт. Оказалось, растение практически перестраивает свою клеточную архитектуру: внутренние слои становятся более мягкими и расширяются, в то время как наружные клетки остаются плотными и жесткими.
Freepik
Такой подход позволяет корню устойчиво продвигаться в твердой почве.
«Маячком» для растения, которому пора изменить принцип роста корней, является этилен – газ, который накапливается вокруг окончания корня из-за уплотненной земли вокруг. Но до настоящего времени ученым было непонятно, как именно этилен влияет на структуру клеток.
Исследователи модифицировали рис, подредактировав гены, которые отвечают за выработку целлюлозы и гормональную реакцию. А затем проследили за тем, как растут корни в грунте различной плотности и измерили жесткость стенок клеток.
Как растение подстраивается под почву
Результаты показали, что важнейшую роль в этом процессе играет белок под названием OsARF1. Этилен запускает этот белок, он тормозит работу генов, ответственных за синтез целлюлозы. Процесс происходит выборочно, только внутри коры, и внутренние клетки начинают производить меньше целлюлозы. В результате их стенки становятся тоньше, увеличивается их эластичность, что и позволяет корню расширяться.
Можно провести аналогию с трубами: внешняя оболочка – жесткая, а сердцевина под давлением расширяется. Это делает корень устойчивым, не дает ему изгибаться или расплющиваться.
Исследователи подчеркнули, что у растений есть способность модифицировать свои ткани, если они сталкиваются с каким-либо препятствием. И понимание механизма этого процесса дает возможность выводить новые сорта и культуры, которые будут давать высокий урожай даже на полях с плотной почвой.