Коли рослина виявляється в занадто сильній тіні, воно перенаправляє свої ресурси на світло. Урожайність і розвиток коренів зупиняються, оскільки рослина намагається рости вище, прагнучи піднятися над сусідами, щоб отримати доступ до сонця.
«Уникнення тіні — життєво важлива стратегія виживання для організму, який залежить від фотосинтезу, але це також проблема для фермерів», – пояснив доцент лабораторії Cold Spring Harbor (CSHL) Уллас Педмале. За його словами, такий еволюційний механізм обмежує щільність, з якою виробники можуть садити свої культури, і, таким чином, обмежує врожайність.
«Через скупчення рослин виникає конкуренція за сонячне світло, тому вони можуть вирости вище, ніж потрібно», – додав Педмале. «Рослини вкладають всю цю енергію, щоб спробувати вирости вище, і відбувається це шляхом фруктів і біомаси, від якої залежить господарство. Крім того, цей процес йде шляхом коренів, тому вони припиняють рости».
Дослідники десятиліттями вивчали реакцію рослин на тінь в надії знайти способи допомогти рослинам процвітати при вищій щільності посадки. Велика частина цих досліджень була зосереджена на змінах стебел і листя, але команда Педмале хотіла знати, що відбувається під землею, коли рослина позбавлене світла. Це нагальна проблема, тому що рослини без розвиненої кореневої системи більш уразливі до засух, повеней і ураганів — загрозам, які стають все більш поширеними через зміни клімату.
- Цифрова психотерапія допомогла впоратися із симптомами депресії
- У тих, хто вже перехворів COVID-19, виявлено дивні аномалії мозку
- Вчені створили комп’ютерну модель, яка імітує життя неандертальців
Використовуючи рослини томатів і модельну рослину арабідопсис, доктор-дослідник Даніеле Росадо й інші члени команди Педмале порівняли коріння саджанців, вирощених при повному незатіненому світлі, з коротшими, менш розвиненими країнами рослин, вирощених в тіні. Вони виявили, що сотні генів, які рослини використовують для відповіді на стрес, були включені в рослинах, вирощених в тіні, включаючи десятки генів, які кодують білки, звані WRKY, які регулюють експресію генів.
Щоб підтвердити, що вони обмежують ріст коренів, команда Педмале генетично модифікувала рослини, в яких певні гени WRKY залишалися дуже активними незалежно від умов. Вчені виявили, що у рослин з високим рівнем певних білків WRKY ростуть такі ж слабкі, погано розвинені коріння, що й у рослин, вирощуваних в тіні, навіть при великій кількості світла. Стебла ж рослини, навпаки, росли нормально. Крім того, виявилося, що рослинний гормон етилен (необхідний для дозрівання плодів) також може брати участь в реакції коренів на відтінок.
Педмале сподівається, що розкриття ролі цих білків в уникненні тіні допоможе дослідникам вивести кращі високоврожайні рослини: такі, які можуть процвітати в більш тісних умовах, витримувати екстремальні погодні умови й, можливо, навіть зменшувати глобальне потепління, виводячи вуглекислий газ з повітря в атмосферу за допомогою розгалуженої кореневої системи.
Натхнення: www.popmech.ru