Растения стратегически управляют поглощением воды с помощью «умных» корней
Растения способны модифицировать гидравлику своих корней, чтобы поддерживать водный статус и стратегически использовать почвенную влагу. Это подтвердило новое исследование, опубликованное в New Phytologist.
Ключевой механизм
- Когда верхний слой почвы (топсоил) высыхает, растения уменьшают водопотребление из него, одновременно усиливая поглощение воды с больших глубин.
- Когда топсоил снова увлажняется (например, после дождя), растения мгновенно перестраиваются, чтобы использовать воду более энергоэффективно: увеличивают поглощение у поверхности и снижают его в глубине.
Таким образом, вода в верхнем слое почвы служит не только ресурсом, но и сигналом, координирующим оптимальное использование влаги на разных глубинах.
«Наши данные показывают, что вода в верхнем слое почвы... действует как регуляторный триггер, координирующий поглощение воды корнями по всему почвенному профилю», — пояснил ведущий автор исследования доктор Сяосянь Чжан.
Практическая значимость
Исследование проводилось на полях пшеницы и многолетних трав в течение трёх месяцев. Это первая демонстрация подобного механизма в полевых условиях, где корни проникают гораздо глубже, чем в горшечных экспериментах.
- «Корневая экономика»: Топсоил богат питательными веществами, но вода из него легко испаряется. Поэтому растения предпочитают поглощать её, когда она доступна, используя глубинные запасы как резерв.
- Различия между культурами: Травяная система оказалась более толерантной к иссушению верхнего слоя почвы и более эффективной в использовании глубинной влаги по сравнению с пшеницей.
Неизвестное звено
Механизм этого процесса до конца не ясен. Учёные предполагают, что растения регулируют гидравлическую проводимость корней на разных глубинах с помощью аквапоринов — белков, образующих поры в клеточных мембранах. Однако что именно служит триггером для этой регуляции, остаётся загадкой.
Выводы
Результаты важны для:
- Понимания механизмов адаптации растений к периодической засухе.
- Селекции засухоустойчивых сортов: помимо оценки морфологии корней, необходимо фенотипировать адаптивные изменения в гидравлической проводимости корневой системы.