Контроль направления роста корней может помочь спасти урожай и смягчить изменение климата

Корневая система определяет доступ растения к воде и питательным веществам, а значит, и его устойчивость к засухе и истощению почвы. Угол роста корней формирует архитектуру системы: горизонтальные углы создают более поверхностную систему, а вертикальные — более глубокую.

Учёные из Института биологических исследований Солка впервые обнаружили, что ключевую роль в контроле угла роста боковых корней играет гормон этилен. Исследование, опубликованное в Cell Reports, стало откровением для науки, поскольку ранее этилен не связывали с формированием архитектуры корневой системы.

В ходе генетического скрининга Arabidopsis thaliana учёные заметили, что молекула мебендазол заставляет корни расти более горизонтально. Дальнейший анализ показал, что мебендазол ингибирует активность протеинкиназы CTR1 — фермента, который негативно регулирует передачу сигнала этилена. Подавление CTR1 усиливает этиленовую сигнализацию, что и приводит к формированию более поверхностной корневой системы.

Поскольку путь передачи сигнала этилена консервативен у всех наземных растений, его целенаправленная регуляция открывает широкие возможности для инженерии корневых систем. Исследователи из инициативы Harnessing Plants Initiative планируют использовать это открытие для создания сельскохозяйственных культур и Salk Ideal Plants, которые будут:

• Более устойчивы к засухе и стрессам,
• Обладать глубокими корнями для долговременного хранения углерода в почве, что поможет смягчить изменение климата.

«Способность контролировать глубину роста корней действительно захватывает, поскольку глубокие корни повышают устойчивость растений к засухе и способствуют более долговечному хранению углерода в почве», — говорит старший автор Вольфганг Буш.