Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Là sinh vật tự nhiên, thực vật dựa vào khả năng thích ứng với sự phát triển và tăng trưởng của rễ để đáp ứng với điều kiện dinh dưỡng thay đổi. Một phản ứng như vậy, được biết là được hiển thị bởi các cây được trồng trong điều kiện nitơ thấp, là sự kéo dài của rễ chính và rễ bên để khám phá đất xung quanh.
Là sinh vật tự nhiên, thực vật dựa vào khả năng thích ứng với sự phát triển và tăng trưởng của rễ để đáp ứng với điều kiện dinh dưỡng thay đổi. Một phản ứng như vậy, được biết là được hiển thị bởi các cây được trồng trong điều kiện nitơ thấp, là sự kéo dài của rễ chính và rễ bên để khám phá đất xung quanh. Sự thích nghi với việc thiếu nitơ nguyên tố thiết yếu được đặc biệt quan tâm, vì nó phản ánh một “chiến lược tìm kiếm thức ăn”, nhờ đó hệ thống rễ có thể khai thác các chất dinh dưỡng từ một khối lượng đất lớn hơn. Cho đến gần đây, đây là phản ứng gốc phụ thuộc nitơ ít được hiểu nhất. Các nhà khoa học từ IPK ở Gatersleben hiện đã xác định được con đường hormone điều chỉnh sự tìm kiếm rễ cây trong điều kiện nitơ thấp và một thành phần tín hiệu điều chỉnh cường độ của phản ứng này.
Số lượng và dạng dinh dưỡng có sẵn của thực vật dao động trong đất, ví dụ như phụ thuộc vào độ ẩm của đất hoặc quá trình biến đổi vi sinh vật của chất dinh dưỡng. Thực vật cảm nhận được sự thay đổi về tình trạng dinh dưỡng của chúng và đáp ứng với những điều này bằng cách điều chỉnh sự tăng trưởng và phát triển của rễ. Những phản hồi này thể hiện ở một mức độ thay đổi của sự phân nhánh, mở rộng, vị trí và hướng phát triển của các bộ phận riêng lẻ của hệ thống gốc. Nitơ là một nguyên tố khoáng và dinh dưỡng thiết yếu cho cây trồng. Khi lượng nitơ có sẵn thấp, rễ cây sẽ phát triển thành các mảng đất giàu nitơ bằng cách mở rộng cục bộ rễ bên. Ngay khi thực vật thiếu nitơ, chúng lập tức tạo ra phản ứng tìm kiếm thức ăn, trong đó rễ thuôn dài để khám phá một khối lượng đất lớn hơn. Các cơ chế điều tiết nằm dưới phản ứng gốc phụ thuộc nitơ này trước đây chưa được biết đến. Các nhà nghiên cứu từ IPK ở Gatersleben hiện đã phát hiện ra rằng một loại hormone steroid điều chỉnh sự tìm kiếm rễ cây trong điều kiện nitơ thấp và từ đó xác định mức độ của phản ứng này. Những phát hiện đã được công bố trongTruyền thông tự nhiên .
Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học thuộc nhóm nghiên cứu “Dinh dưỡng thực vật phân tử” do Giáo sư N. von Wirén dẫn đầu đã đánh giá sự thay đổi tự nhiên của sự phát triển của rễ khi thiếu nitơ nhẹ ở 200 mẫu của cây Arabidopsis thaliana . Sử dụng bản đồ liên kết toàn bộ bộ gen với sự hỗ trợ của nhóm “Heterosis” do Giáo sư T. Altmann dẫn đầu, các nhà nghiên cứu có thể chỉ ra rằng BSK3, một kinase báo hiệu bằng đồng thau, đang điều chỉnh mức độ kéo dài của rễ dưới nitơ thấp. Hơn nữa, họ đã chứng minh rằng sự thiếu hụt nitơ nhẹ kích hoạt tín hiệu của Brassinosteroid bằng cách điều chỉnh tăng mức độ phiên mã của đồng thụ thể BAK1 của Brassinosteroid, giúp tăng cường độ nhạy cảm của tế bào gốc với các đồng thau.
Các kết quả cho thấy vai trò trước đây chưa được biết đến của các hoocmon thực vật loại đồng thau trong việc hình thành các hệ thống rễ để đáp ứng với sự thiếu hụt chất dinh dưỡng. Cái nhìn sâu sắc mới lạ này cho phép hiểu sâu hơn về quy định đằng sau phản ứng thích nghi của thực vật đối với những thay đổi về lượng nitơ, nhưng cũng cung cấp một viễn cảnh cho ứng dụng thực tế trong nông nghiệp.
Là một “động lực chính cho sự tăng trưởng của thực vật”, nitơ là một yếu tố không thể thiếu trong sản xuất cây trồng nông nghiệp. Tuy nhiên, phân bón nitơ phải được sử dụng cẩn thận, vì sự dư thừa nitơ trong đất có thể có tác động bất lợi đến môi trường, ví dụ như dẫn đến axit hóa đất hoặc làm phú dưỡng các mạch nước. Do đó, việc nhân giống cây trồng, khai thác đất tốt hơn để lấy chất dinh dưỡng, rất mong muốn vì chúng có thể cần ít phân bón hơn. Các nhà nghiên cứu của nghiên cứu này xem khám phá của họ về vai trò điều tiết của BSK3 là cơ hội mới để tiếp cận vấn đề này. Bằng cách khai thác các phiên bản allelic tự nhiên của BSK3 hoặc bằng cách tạo ra các biến thể de-novo bằng cách chỉnh sửa bộ gen chính xác, các nhà nhân giống cây trồng có thể phát triển các giống cây trồng mới với hệ thống rễ lớn hơn,
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Viện nghiên cứu di truyền thực vật và cây trồng Leibniz . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :