Как корни растений чувствуют питательные вещества

Новое исследование, опубликованное Cell Press в выпуске журнала Developmental Cell от 15 июня, раскрывает, как растения изменяют архитектуру своей корневой системы в зависимости от доступности питательных веществ в почве.

Растения получают большинство необходимых питательных веществ, поглощая их из почвы через корни. Хотя растения не могут переместиться в новую среду при неблагоприятном уровне питательных веществ, они могут изменить своё развитие, чтобы корни колонизировали участки почвы, богатые питательными веществами. Таким образом, растения воспринимают доступность внешних питательных веществ, таких как азот, и связывают это восприятие с соответствующей адаптивной реакцией.

У Arabidopsis (резуховидки Таля), «лабораторной крысы» растительного мира, рост боковых корней индуцируется в участках почвы, богатых нитратами. «Нитрат — это основной источник азота для этих растений и сигнальная молекула, регулирующая рост и метаболизм», — поясняет старший автор исследования доктор Ален Гожон из Департамента биохимии и молекулярной физиологии растений в Монпелье, Франция. «У Arabidopsis нитратный транспортер NRT1.1 имеет решающее значение для нитратной сигнализации, стимулирующей рост корней».

Группа доктора Гожона исследовала, как работает стимуляция роста боковых корней, зависящая от NRT1.1. Они обнаружили неожиданную связь между NRT1.1 и ауксином — растительным гормоном, играющим ключевую роль в развитии корней. Исследователи выяснили, что помимо транспорта нитратов, NRT1.1 также способствует транспорту ауксина. При низкой концентрации внешних нитратов NRT1.1 подавляет накопление ауксина в боковых корнях и ингибирует их рост. Высокая концентрация нитратов или нарушение работы гена NRT1.1 подавляет зависимый от NRT1.1 транспорт ауксина, ауксин накапливается в боковых корнях, и они начинают расти в почву.

В совокупности результаты показывают, что NRT1.1 регулирует ветвление корней, осуществляя зависящий от нитратов контроль над накоплением ауксина в боковых корнях. «Мы предполагаем, что NRT1.1 подавляет рост боковых корней при низкой доступности нитратов, способствуя транспорту ауксина из кончиков боковых корней к основанию корня. Таким образом, высокая доступность нитратов стимулирует рост боковых корней, ингибируя зависимый от NRT1.1 транспорт ауксина и позволяя ауксину накапливаться в кончиках корней», — говорит доктор Гожон. «Это определяет механизм, связывающий сигнализацию о питательных веществах и гормонах во время развития органа».