Δύσκολο να σπάσει η έρευνα αποκαλύπτει πώς οι ρίζες των καλλιεργειών διεισδύουν σε σκληρά εδάφη

Μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τους επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Δυτικής Αυστραλίας (UWA) και το Κέντρο Αριστείας στην Ενεργειακή Βιολογία των Φυτών (PEB) έχει αποκαλύψει τον μηχανισμό με τον οποίο οι ρίζες των καλλιεργειών διεισδύουν σε σκληρά εδάφη, μια σημαντική ανακάλυψη που θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες στρατηγικές για τη βελτίωση των αποδόσεων των καλλιεργειών στις περιοχές της ξηρασίας.

Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Plants, αποκαλύπτει πώς οι ρίζες του μοντέλου φυτού Arabidopsis thaliana ανταποκρίνονται στη μηχανική σύνθετη αντίσταση, όπως το σκληρό έδαφος, μεταβάλλοντας τα αναπτυξιακά τους πρότυπα και ξεκινώντας την παραγωγή εξειδικευμένων πρωτεϊνών που τους βοηθούν να διεισδύσουν στο έδαφος.

Χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό τεχνικών απεικόνισης, γενετικής ανάλυσης και βιοφυσικών προσδιορισμών, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι όταν οι ρίζες συναντούν σκληρό έδαφος, αλλάζουν από το κανονικό, ευθεία μοτίβο ανάπτυξής τους σε ένα πιο χαλαρό, επιτρέποντάς τους να περιηγηθούν στα εμπόδια στο έδαφος.

Επιπλέον, οι ρίζες παράγουν εξειδικευμένες πρωτεΐνες που ονομάζονται επεκτάσεις, οι οποίες συμβάλλουν στη διάσπαση των κυτταρικών τοιχωμάτων και να χαλαρώσουν το έδαφος, διευκολύνοντας τις ρίζες να διεισδύσουν.

"Τα ευρήματά μας παρέχουν μια λεπτομερή κατανόηση των μηχανισμών με τους οποίους οι ρίζες ανταποκρίνονται στη μηχανική σύνθετη αντίσταση και προσφέρουν δυνητικούς στόχους για γενετική χειραγώγηση για τη βελτίωση της διείσδυσης και της αγκυροβόλησης στις καλλιέργειες", δήλωσε ο Δρ Ryan de Jonge, ερευνητής της PEB και συντάκτης της μελέτης.

Η ερευνητική ομάδα, όπως ο Δρ De Jonge, ο καθηγητής Peter Ho, ο Dr. Christopher O'Leary και η Δρ. Anna Zourelidou, χρησιμοποίησαν ένα προσαρμοσμένο σύστημα απεικόνισης ριζοτρών για την απεικόνιση της ανάπτυξης και της ανάπτυξης των ριζών σε πραγματικό χρόνο.

Παρατήρησαν ότι όταν οι ρίζες του Arabidopsis αντιμετώπισαν σκληρό έδαφος, αρχικά σταμάτησαν να αναπτύσσονται, αλλά στη συνέχεια επανέλαβαν την ανάπτυξη μετά από λίγες μέρες, αν και με βραδύτερο ρυθμό και με διαφορετικό πρότυπο ανάπτυξης.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι η παραγωγή των επεκτάσεων προκλήθηκε από τη μηχανική σύνθετη αντίσταση του σκληρού εδάφους και ότι αυτές οι πρωτεΐνες ήταν απαραίτητες για τη διείσδυση των ριζών.

"Αυτή η ανακάλυψη έχει τη δυνατότητα να μετατρέψει τη γεωργία σε περιοχές επιρρεπείς στην ξηρασία, όπου τα σκληρά εδάφη μπορούν να περιορίσουν σοβαρά τις αποδόσεις των καλλιεργειών", δήλωσε ο καθηγητής Peter Ho, διευθυντής της PEB και συντάκτης της μελέτης.

"Με την κατανόηση των μηχανισμών με τους οποίους οι ρίζες διεισδύουν σε σκληρά εδάφη, μπορούμε τώρα να αναπτύξουμε στρατηγικές για τη βελτίωση της ανάπτυξης των ριζών και της αγκυροβόλησης στις καλλιέργειες, γεγονός που θα μπορούσε να οδηγήσει σε αυξημένες αποδόσεις των καλλιεργειών και βελτιωμένη επισιτιστική ασφάλεια σε αυτές τις περιοχές".

Η ερευνητική ομάδα εργάζεται τώρα για τον εντοπισμό των βασικών γενετικών ρυθμιστών της διείσδυσης και της αγκυροβόλησης των ριζών, με στόχο την ανάπτυξη νέων ποικιλιών καλλιεργειών με βελτιωμένα ριζικά συστήματα που μπορούν να αντέξουν καλύτερα την ξηρασία και άλλες περιβαλλοντικές πιέσεις.