У разных растений разные корни, которые помогают им выжить в окружающей среде. Два хорошо известных примера – морковь и кактус. У моркови длинный стержневой корень, глубоко проникающий в почву. Кактусы обычно имеют неглубокие корни.
Это позволяет им быстро впитывать небольшой дождь, который они получают в пустыне.
Может ли изучение корней привести к получению лучших урожаев? На этот вопрос намеревались ответить исследователи из Университета штата Пенсильвания, сосредоточив внимание на фасоли.
Они знают, что такие культуры, как фасоль, имеют решающее значение для прокормления быстро растущего населения.
«Зерновые бобовые имеют решающее значение для глобальной продовольственной безопасности, но дают низкие урожаи в большинстве областей», – говорит Джонатан П. Линч, профессор Пенсильванского государственного университета. "Это особенно верно в тех регионах развивающегося мира, которые испытывают засуху, жару и низкое плодородие почвы."
Селекция – это способ улучшить продуктивность сельскохозяйственных культур в различных средах. Однако поиск полезных характеристик для селекции на корнях проводится редко.
«Оптимизация того, как растения получают ресурсы из почвы в стрессовой среде, важна для увеличения производства продуктов питания, но конкретные цели селекции плохо определены», – говорит Линч. «Мы стремились проверить гипотезы о связи между архитектурой корневой системы и жизненной стратегией, чтобы определить цели разведения."
В своем исследовании они проанализировали корневую систему нескольких видов фасоли и других бобовых культур, например, нута. Это позволило им увидеть компромиссы и определить, какие корневые характеристики будут лучше работать в определенных средах. Это может помочь селекционерам создавать лучшие растения.
Корни исследуют как верхний слой почвы, так и недра. Питательные вещества, такие как фосфор и калий, больше присутствуют в верхнем слое почвы, в то время как вода и азот обычно находятся глубже в почве. Они заметили, что многие культуры сосредотачиваются на одном или другом из этих слоев почвы, что приводит к компромиссу.
«Структура корней – важный компонент адаптации сельскохозяйственных культур к средам, в которых отсутствуют вода и питательные вещества», – говорит Линч. «Мы полагаем, что корневые фенотипы, способные уравновесить исследование верхнего и нижнего слоев почвы, были бы полезны."
Исследователи говорят, что селекционные программы могут использовать отбор по признакам на основе тех характеристик корня, которые им интересны. Затем они могли бы использовать различные методы, чтобы получить хорошо адаптированные растения с более сильными первичными корнями или более длинными корневыми волосками, например.
«Всем известно, что корни важны для сельскохозяйственных культур, особенно в бедных почвах и в засушливых условиях», – добавляет Линч. "Однако очень немногие селекционеры активно выбирают эти характеристики корня, потому что это может быть сложно. Этот документ является одним из растущего числа наших и других сотрудников, показывающих, как конкретные характеристики корней связаны с устойчивостью сельскохозяйственных культур к стрессу."
Линч говорит, что его личная цель – улучшить продовольственную безопасность в развивающихся странах. 850 миллионов человек во всем мире хронически недоедают, и с увеличением численности населения проблема будет только усугубляться.
Зерновые бобовые могут помочь решить эту проблему, потому что они полезны для почвы и для человека.
Они забирают азот из воздуха и делают его пригодным для использования в почве, а также богаты питательными веществами, в которых нуждается человек, такими как белок, железо и цинк.
«Для всех нас важно осознать масштабы проблемы, которую представляет обеспечение продовольственной безопасности для 10 миллиардов человек в деградированной глобальной окружающей среде», – говорит Линч. "Мы должны сделать все возможное, чтобы помочь следующему поколению ученых-аграриев решить эту задачу."