Как корни растений чувствуют и реагируют на затопление почвы

Исследователи из CNRS и INRA обнаружили механизм, позволяющий растению регулировать свой водный статус и рост в зависимости от различных условий затопления почвы. Результаты, опубликованные 15 сентября 2016 года в журнале Cell, описывают, как корни совместно воспринимают уровни кислорода и калия в почве, чтобы изменить свою способность поглощать воду.

• Проблема: Затопление почвы приводит к дефициту кислорода, так как он плохо диффундирует в воде. Это вызывает сильный стресс у корней и всего растения, снижая проницаемость корней для воды. В результате растение может страдать от обезвоживания, даже находясь в переувлажнённой почве.
• Открытие: У модельного растения Arabidopsis thaliana идентифицирован ген HCR1, который контролирует водопроницаемость корней. Его активность зависит от совместного действия двух факторов почвы: кислорода и калия.
• Механизм: Ген HCR1 снижает поступление воды в корни при недостатке кислорода, но только если в почве также много калия. Такие условия способствуют лучшему восстановлению растения после прекращения затопления. Ген также запускает серию метаболических реакций «выживания», повышающих устойчивость растения.
• Результат: После повторного насыщения почвы кислородом растение быстрее восстанавливает тургор листьев и демонстрирует более активный рост, если ранее оно находилось в среде, богатой калием.

Это открытие имеет фундаментальное значение и открывает новые пути для агрономии. Понимание механизма, связывающего доступность кислорода, уровень минералов и водопроницаемость корней, — важный шаг в селекции растений, направленной на повышение их устойчивости к комплексным стрессам, таким как затопление.