Как помочь растениям расти при истощении фосфора в почве

Фосфор — это природный минерал, необходимый для роста и развития растений. Мировые запасы фосфора сельскохозяйственного качества могут истощиться через 50–100 лет. Новое открытие исследователей из Университета штата Мичиган (MSU) и Института Карнеги меняет понимание токсичности железа у растений, вызванной низким уровнем фосфора.

Растения поглощают фосфор из почвы. При его недостатке они начинают поглощать больше железа, которое в повышенных концентрациях становится токсичным. Ранее считалось, что именно токсичность железа вызывает остановку роста корней. Однако теперь исследователи впервые обнаружили, что корни перестают расти ещё до накопления железа.

С помощью вычислительных моделей для построения сетей регуляции генов команда изолировала специфический ген Arabidopsis root-specific kinase 1. Он регулирует комплекс TOR (target of rapamycin) — ключевой регулятор развития у растений, грибов и животных. При дефиците фосфора этот ген подавляет активность комплекса TOR, что даёт сигнал корню прекратить рост.

«Это первый случай, когда сигнал о дефиците фосфора связали с киназой TOR у сосудистых растений», — отметила один из авторов.

Исследователи уже подали патент на этот процесс и планируют изучить другие применения данного гена. Их цель — создать растения, корни которых будут продолжать расти даже при ограниченном количестве фосфора.

Исследование опубликовано в журнале Current Biology.