Ученые раскрыли причину извилистого роста корней растений

Физики из Корнеллского университета и биологи из Института исследований растений Бойса Томпсона обнаружили механизм, который позволяет корням растений преодолевать препятствия в почве. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ключевое открытие: При столкновении с барьером корни демонстрируют стратегию «рост и смена направления» (grow-and-switch). Это аналогично алгоритму поиска «бег и кувырок» (run-and-tumble) у бактерий.

Как это работает:

• Датчики гравитации в клетках кончика корня — статолиты — указывают направление «вниз».
• Без препятствий корень растет прямо.
• При встрече с барьером корень периодически меняет направление роста. Точность этой коррекции курса составляет 90%.

Эксперимент:

Ученые выращивали растения Medicago truncatula (родственник люцерны) в прозрачном гидрогеле и с помощью 3D-визуализации наблюдали за ростом корней. Под сеянцем размещали стеклянную пластину под разными углами, блокирующую прямой рост вниз.

Результаты:

• При плоском барьере корни образуют плоские спирали (coiling).
• При наклонном барьере корни переходят к волнистой геометрии (waving).

Значение: Понимание того, как корни растут в сложных условиях, критически важно для будущего эффективного производства пищи в условиях изменения климата, засух и нехватки сельскохозяйственных земель.