划分根源揭示植物如何分支出水

2018年12月24日12:04:09 发表评论
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新研究发现植物根系如何感知土壤中水分的可用性,然后调整其形状以优化水的获取。这一发现可以使作物更好地适应气候条件的变化,例如水资源…

新研究发现植物根系如何感知土壤中水分的可用性,然后调整其形状以优化水的获取。

这一发现可以使作物更好地适应气候条件的变化,例如水资源短缺,并有助于确保未来的粮食安全。

发表在“科学”杂志上的这些研究结果描述了由诺丁汉大学和达勒姆大学的合作团队发现的一种新的分子机制,主要由BBSRC的联合奖项资助。

根系对于植物从土壤中获取水和可溶性营养物质至关重要。水对植物生长至关重要,但气候条件的变化使得从土壤中获取水分更具挑战性。植物能够通过改变它们的根系结构来适应不同的土壤湿度条件,但到目前为止,还没有理解它是如何完成的。

根分支仅在与土壤水分直接接触时形成,使用称为“hydropatterning”的适应性反应。诺丁汉大学的Malcolm Bennett教授和达勒姆大学生物科学系的Ari Sadanandom教授发现,水合图案由一种名为ARF7的分支主基因控制。他们的团队观察到缺乏ARF7的植物根不再能够进行水生植物。研究人员得出结论,当根部暴露于水分时,ARF7保持活性并促进根分枝,但当暴露于空气时,ARF7被修饰和灭活,阻断根分枝。

Sadanandom教授解释说:“植物相对不动,因此它们的生长和发育很大程度上取决于它们的环境。我们的研究已经确定了特定的蛋白质,它可以修饰,甚至使根分枝失活,从而限制植物的生长和发育。

“这非常令人兴奋,因为它开启了我们调整这种蛋白质相互作用的可能性,并可能开发出即使在水资源短缺等具有挑战性的条件下也能继续发芽的植物。”

Bennett教授得出结论:“水对于植物生长,发育以及最终的生存至关重要。令人惊讶的是,了解植物如何感知水的可用性,直到现在才让科学家望而却步。通过研究植物根系如何根据水的可用性改变其分枝,我们得到了发现了一种新的分子机制。这代表了向前迈出的重要一步,为育种者开发更适应气候变化的新作物并帮助实现全球粮食安全开辟了道路。“

粮食安全是一个紧迫的全球问题。到2050年,作物产量必须翻一番才能与全球人口增长保持同步。考虑到气候变化对水资源供应的影响以及减少肥料投入以使农业变得更加环境可持续性,这一目标更具挑战性。在这两种情况下,开发具有改善的水和养分吸收效率的作物将提供解决方案。

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