Если лесной пожар уничтожает более крупные растения, семена так называемых последователей огня видят свой шанс: у них есть рецепторный белок, который может «учуять» определенные молекулы, образующиеся в дыме сгоревшего растительного материала, так называемые каррикины. Рецепторный белок KAI2 запускает сигнальный каскад, заставляющий семена прорастать.
Группа исследователей под руководством Кэролайн Гутьяр, профессора генетики растений в Школе естественных наук Вайенштефана TUM, обнаружила, что он также играет важную роль в регулировании роста корней.
Корневые волоски увеличивают площадь поверхности корня
Чтобы добиться большой площади поверхности, через которую может впитываться вода и питательные вещества, корни растений вырастают тонкие корневые волоски. Хосе Антонио Вильяэсиха-Агилар, доктор философии.
D. студент в команде Кэролайн Гутьяр, теперь сделал открытие, что KAI2 необходим как для роста этих корневых волос, так и для роста корней вниз.
«Вполне вероятно, что это относится не только к кресс-салату тала (Arabidopsis), который можно найти почти повсюду в мире и который используется нами в качестве модельного растения», – говорит Кэролайн Гутьяр, – «но, возможно, также и для многих других растений. например зерновые культуры."
Молекулы дыма вызывают рост корневых волосков
Чтобы проверить свою гипотезу, группа исследователей подвергла молодые растения арабидопсиса воздействию молекул каррикина, которые находятся в дыме.
Это действительно значительно увеличило рост корневых волосков.
«Наши результаты также интересны в свете эволюции», – говорит Кэролайн Гутьяр. «Вероятно, что KAI2 изначально отвечал за контроль определенных процессов развития у всех растений, таких как, например, развитие корневых волосков и подобных структур, в ответ на гормон растения, который до сих пор неизвестен.
В ходе эволюции семян, активируемых огнем, в KAI2, по-видимому, появилась дополнительная функция обнаружения дыма."
Использование в селекции растений
Полученные данные не только способствуют более глубокому пониманию того, как работают растения, но также могут иметь важное значение для устойчивого сельского хозяйства в будущем.
«Благодаря этому новому и лучшему пониманию того, какие молекулярные механизмы играют роль в развитии корней и корневых волосков, мы можем вывести растения, которые лучше поглощают питательные вещества и воду из почвы», – говорит Кэролайн Гутьяр. "Это может, например, помочь культурам противостоять более длительным периодам засухи, которые могут происходить чаще в будущем."