Большую часть воды растения получают через корни. Но у разных растений есть разные корни. Это исследование было сосредоточено на злаках — семействе, которое включает кукурузу, сорго и сахарный тростник, а также представляет ключевые виды, используемые в продуктах питания человека, кормах для животных и возобновляемом биотопливе.Основными каналами, по которым травы забирают воду, являются корни кроны, которые являются уникальными для этого семейства растений и растут из участков побега на поверхности почвы, называемых кроной.
Корневая система кроны начинает формироваться после того, как всходы проросли, и продолжает расширяться на протяжении всей жизни растения.«Коронные корни подобны полосам автострады, соединяющей пригород с городом.
По мере роста растения к этой магистрали добавляются новые полосы, чтобы увеличить поток воды и питательных веществ из почвы к побегам», — объясняет Хосе Себастьян, научный сотрудник Научного института Карнеги и ведущий автор исследования.До сих пор было мало известно о том, как засуха и маловодье влияют на развитие корней кроны по сравнению с другими типами корней и как такие изменения могут влиять на устойчивость к стрессу.
Команда Диннени, в которую входили нынешние и бывшие биологи растений Карнеги Хосе Себастьян, Мух-Чинг Йи (со-ведущий автор), Виллиан Гудиньо Виана, Рубен Реллан-Альварес и Шарлотта Тронтин, смогла продемонстрировать, что нехватка воды подавляет корень кроны. рост травы.Область кроны растения имеет решающее значение для определения наличия воды в верхнем слое почвы. Команда обнаружила, что при нехватке воды развитие корневых корней подавляется, и у травянистого растения более ограниченная корневая система.
«Обычно мы думаем, что корни обеспечивают доступ к воде, поэтому изначально было неясно, почему растение прекращает рост корней при засухе», — пояснил Диннени. «Однако мы обнаружили, что такая реакция позволяет растению замедлить извлечение воды из почвы и накапливать эти запасы на будущее; что-то вроде растительной версии строгой экономии».Интересно, что эти «меры жесткой экономии» не являются постоянными. Когда влага снова вводится в почву, рост корней кроны быстро возобновляется, позволяя травам извлекать выгоду из мощной способности кроны втягивать воду.
Подавление коронного корня гораздо менее драматично для одомашненных трав, таких как кукуруза и просо, чем для диких, не одомашненных разновидностей этих же растений.«Это говорит нам о том, что селекция растений непреднамеренно повлияла на способность этих сельскохозяйственных культур справляться с засухой», — сказал Диннени.
Это делает развитие корня кроны потенциально интересной целью для тех, кто пытается повысить урожайность, особенно в условиях ограничения воды. Целенаправленная селекция, направленная на корректировку этой реакции на засуху кукурузы и других сельскохозяйственных культур, может повысить их продуктивность и сохранить ценные ресурсы грунтовых вод.