Исследование раскрыло, как корни растений проникают в твёрдые почвы

Учёные обнаружили сигнал, заставляющий корни останавливать рост в твёрдых почвах, который можно «отключить», чтобы позволить им пробиваться через уплотнённый грунт. Это открытие может помочь растениям расти даже на самых повреждённых почвах.

Международная команда под руководством учёных из Future Food Beacon Ноттингемского университета и Шанхайского университета Цзяо Тун обнаружила, как растительный сигнал этилен заставляет корни останавливать рост в твёрдых почвах. После отключения этого сигнала корни способны проталкиваться через уплотнённую почву. Исследование опубликовано в Science.

Твёрдые (уплотнённые) почвы — серьёзная проблема для современного сельского хозяйства, которая может снизить урожайность более чем на 50%, ограничивая рост корней. В Европе более 33 миллионов гектаров почв, склонных к уплотнению — это самый высокий показатель в мире. Уплотнение почвы вызывает снижение проникновения корней и поглощения воды и питательных веществ. Несмотря на важность для сельского хозяйства и глобальной продовольственной безопасности, механизм реакции корней на уплотнение оставался неясным.

Для визуализации реакции корней на уплотнённую почву in situ исследование использовало рентгеновские компьютерные томографы в Hounsfield Facility Ноттингемского университета. Ранее считалось, что твёрдость почвы физически препятствует углублению корней. Однако с помощью этого метода визуализации удалось увидеть, что корни продолжали расти в очень твёрдых почвах, когда сигнал этилена был отключён.

Профессор Малкольм Беннетт отметил, что понимание того, как корни проникают в твёрдые почвы, имеет огромное значение для сельского хозяйства, поскольку это знание будет crucial для выведения культур, более устойчивых к уплотнению почвы. Обнаружение того, что сигнал этилена контролирует реакцию корней на твёрдую почву, открывает новые возможности для селекции устойчивых к уплотнению культур.

В международную команду вошли исследователи из девяти университетов Европы, Китая и США, объединившие экспертизу в области наук о растениях и почвах, биоимиджинга и математики. В работе участвовали несколько молодых учёных, включая докторов Бипина Пандея и Рахула Бхосале, финансируемых за счёт грантов Royal Society Challenge Grant, стипендии BBSRC Discovery Fellowship и наград Future Food Beacon Ноттингемского университета.