Корни растений меняют форму и ветвятся в поисках воды

Исследователи обнаружили, как корни растений адаптируют свою форму для максимизации поглощения воды: они приостанавливают ветвление при потере контакта с влагой и возобновляют его только после восстановления этого контакта. Это позволяет растениям выживать даже в самых засушливых условиях.

Учёные из Ноттингемского университета открыли новый механизм "гидро-сигналинга", который связывает движение гормонов с потоками воды. Результаты опубликованы в журнале Science.

Вода — лимитирующая молекула для жизни на Земле. Изменение климата усиливает воздействие водного стресса на глобальное сельское хозяйство, делая режим осадков более непредсказуемым, что особенно влияет на культуры, зависящие от дождевых осадков.

Корни критически важны для снижения воздействия водного стресса: они адаптируют свою форму (например, ветвятся или растут глубже), чтобы получить больше воды. Понимание того, как корни ощущают и адаптируются к нехватке воды, жизненно важно для повышения климатической устойчивости сельскохозяйственных культур.

С помощью микро-КТ-визуализации исследователи выяснили, что корни меняют свою форму в ответ на доступность внешней влаги, связывая движение воды с сигналами растительных гормонов, контролирующих ветвление.

Исследование выявило ключевые гены и процессы, контролирующие ветвление корней в условиях ограниченной доступности воды. Это поможет учёным разработать новые подходы к изменению архитектуры корней для улучшения захвата воды и урожайности.

Ключевой механизм: Когда корни контактируют с влагой, ключевой гормональный сигнал (ауксин) движется внутрь вместе с водой, запуская образование новых боковых корней. Однако при потере контакта с влагой корни используют внутренние водные ресурсы, что мобилизует движение другого гормонального сигнала (АБК) наружу. АБК блокирует движение внутрь сигнала ветвления. Этот элегантный механизм позволяет корням тонко настраивать свою форму под локальные условия и оптимизировать поиск воды.

Эта работа стала возможной благодаря передовым инструментам и сотрудничеству международной команды учёных из Великобритании, Бельгии, Швеции, США и Израиля.