Для растений жизненно важно иметь возможность адаптировать свою корневую структуру к изменениям в почве. При небольшом недостатке азота многие растения удлиняют боковые корни.
Гормон ауксин играет важную роль в формировании корней. При достаточном поступлении азота от побегов к корням транспортируется достаточно ауксина, чтобы они могли расти. «Однако при умеренной нехватке азота ауксина, полученного из побегов, недостаточно для адаптации, поэтому местный биосинтез ауксина сильно усиливается в кончике корня», – объясняет профессор.
Доктор. Николаус фон Вирен, заведующий отделом физиологии и клеточной биологии Института им. Лейбница IPK.
Но дело не только в ауксине, брассиностероиды также играют важную роль в этом процессе.
Они синтезируются в большей степени в случае легкого дефицита азота и передаются как сигнал, стимулирующий рост. «Этот сигнал, в свою очередь, необходим для индукции двух генов TAA1 и YUCCA8 в корнях», – объясняет доктор. Чжунтао Цзя, первый автор исследования. «Таким образом, образование ауксина контролируется и регулируется в соответствии с соответствующей потребностью в азоте.
В конечном итоге таким образом увеличивается удлинение боковых корней."
«Таким образом, в нашем исследовании мы обнаружили гормональный регуляторный модуль. Новым является то, что мы можем расположить гормоны в иерархическом порядке, т.е.е. брассиностероиды находятся выше ауксина в этом процессе », – говорит проф. Доктор.
Николаус фон Wiren. Но не только это: ученые IPK также обнаружили аллельные вариации в гене YUCCA во время своих исследований на модельном растении Arabidopsis. "Это связано с тем, что некоторые природные образцы (линии определенного географического происхождения) демонстрируют более сильное удлинение боковых корней, чем другие, при выращивании в условиях умеренного дефицита азота."
Следующая задача – использовать эти результаты для дальнейшего генетического улучшения сельскохозяйственных культур, например, путем разработки генетических маркеров или редактирования генов с использованием технологии CRISPR / Cas. «Мы также ожидаем таких различий между отдельными линиями образцов ячменя или пшеницы в нашем генном банке», – говорит проф. Доктор.
Николаус фон Wiren. Кроме того, исследователи IPK хотят исследовать вопросы о том, как растения могут измерять свой внутренний статус азотного питания и какие факторы могут играть роль в процессе удлинения корней еще до того, как в игру вступят брассиностероиды.