Боковые корни помогают растениям адаптироваться к дефициту бора, расширяя зону поиска питательных веществ
Международная исследовательская группа под руководством Технического университета Мюнхена (TUM) и с участием Института генетики растений и исследований сельскохозяйственных культур им. Лейбница (IPK) изучила адаптацию растений к дефициту микроэлемента бора. Учёные проанализировали 185 наборов генетических данных модельного растения Arabidopsis с целью переноса выводов на важную сельскохозяйственную культуру — рапс.
Результаты опубликованы в журнале New Phytologist.
Бор — ключевой микроэлемент для роста и плодовитости многих растений. Однако экстремальные погодные явления снижают его доступность: засуха уменьшает поглощение бора, а наводнения вымывают его из почвы.
В контексте изменения климата этот дефицит представляет собой дополнительный стресс для растений. Их толерантность к таким колебаниям — решающий фактор для урожайности.
Боковые корни расширяют радиус поиска
Исследователи TUM проанализировали 185 субпопуляций вида Arabidopsis thaliana со всего мира в поисках бор-эффективных растений. Семь из них — особенно с бедных бором почв Северной Европы — хорошо росли даже при малом количестве бора.
«Каждое из этих растений могло выработать разные стратегии для эффективного преодоления дефицита бора», — объясняет профессор Патрик Бинерт, профессор физиологии сельскохозяйственных культур в TUM. Некоторые особенно хорошо поглощают бор, другие эффективнее используют даже небольшие его количества.
Анализ команды выявил общую адаптацию в архитектуре корней. При дефиците бора бор-эффективные растения начинают активный поиск питания: они способны отращивать длинные боковые корни, увеличивая радиус поглощения питательных веществ.
Идентифицированы гены, отвечающие за эффективность использования бора
Генетические механизмы, контролирующие эффективность использования бора у растений, всё ещё плохо изучены. В своей работе исследователи идентифицировали участки генов, ответственные за утилизацию и поглощение бора в корнях и побегах. Эти находки могут помочь в селекции устойчивых к дефициту питательных веществ растений.
Перенос результатов на сельскохозяйственные культуры
Основываясь на этих результатах, исследователи теперь изучают сельскохозяйственную культуру — рапс. Поскольку рапс, как и Arabidopsis, относится к семейству крестоцветных, учёные оптимистично настроены на возможность переноса выводов и получение многообещающих результатов.
«Сельскохозяйственные культуры обычно более чувствительны к абиотическим стрессорам, таким как колебания в поступлении микроэлементов», — поясняет Патрик Бинерт.
«Мы хотим найти особенно эффективные особи, определить их стратегии, а затем ввести эти признаки в высокоурожайные линии. Это может привести к созданию растений, которые будут одновременно высокоурожайными и более устойчивыми к изменению климата».