Корни помидоров имеют собственное мнение по поводу температуры

Ученые опровергли распространенное мнение, что корни растений в своем развитии полагаются на побеги.

У корней растений есть собственный термометр для измерения температуры почвы вокруг них, и они соответствующим образом регулируют свой рост. С помощью обширных экспериментов команда под руководством специалистов из Галле-Виттенбергского университета имени Мартина Лютера (MLU) смогла продемонстрировать, что у корней есть собственная система восприятия и реагирования на температуру.

В новом исследовании, опубликованном в The EMBO Journal, они также предлагают новое объяснение поведению корней. Результаты могут помочь в разработке новых подходов к селекции растений.

Исследователи использовали климатические камеры, чтобы выяснить, как кресс-салат и две культуры — капуста и помидоры — реагируют на повышение температуры окружающей среды . Они увеличили температуру окружающей среды с 20 до 28 ° C.

«До сих пор предполагалось, что побег растения контролирует процесс для всего растения и действует как дальний передатчик, который сигнализирует корню, что он должен изменить свой рост», — говорит профессор Марсель Квинт из Института сельского хозяйства и питания в MLU. Его команда смогла опровергнуть это мнение в сотрудничестве с коллегами из Института биохимии растений Лейбница (IPB), Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Института исследований селекции растений Макса Планка в Кельне.

В одном эксперименте ученые отрезали побеги растений, но позволили корням продолжать расти.

«Мы обнаружили, что корни не пострадали и продолжили развиваться при повышенных температурах так же, как и растения с неповрежденными побегами. Более высокая температура стимулировала деление клеток, и корни стали значительно длиннее», — говорит Квинт.

Команда также использовала привитые на обычные корни растения-мутанты, побеги которых больше не могли обнаруживать высокие температуры и реагировать на них. Здесь тоже корни смогли отреагировать на тепло в почве, хотя росток ничего не сделал.

Во всех экспериментах выяснилось, что клетки корней увеличивают выработку гормона роста ауксина, поступающего к кончикам корней. Там ауксин стимулировал деление клеток и позволил корням глубже проникнуть в почву. «Поскольку жара и засуха обычно происходят в тандеме, растениям имеет смысл использовать более глубокие и прохладные слои почвы, содержащие воду», — объясняет Квинт.

Ученые уже давно поняли, как побеги растений реагируют на высокие температуры. Их клетки также производят больше ауксина, но растение реагирует иначе, чем его корни. Клетки в побеге вытягиваются, стебель становится выше, а листья сужаются и отдаляются друг от друга.

Работа дает новые идеи для селекции растений. «Ввиду изменения климата рост корней становится все более важным для селекции. Понимание молекулярной основы зависимого от температуры роста корней поможет эффективно подготовить растения к стрессу от засухи и добиться стабильного урожая в долгосрочной перспективе», — говорит Квинт.