Navorsers het vir die eerste keer onthul hoe 'n sleutelgeen in plante hulle in staat stel om hul energie doeltreffender te gebruik, wat hulle in staat stel om meer wortels te laat groei en meer water en voedingstowwe op te vang.
’n Internasionale span plantwetenskaplikes onder leiding van Penn State University en in samewerking met die Universiteit van Nottingham het hierdie nuwe regulatoriese geen (genoem bHLH121) ontdek wat koringwortels in staat stel om meer water en voedingstowwe te verkry. Die bevindings is gepubliseer in die Verrigtinge van die Nasionale Akademie vir Wetenskap.
Die geen beheer die vorming van lugruimtes tussen lewende wortelweefsels (wat wortelkortikale aerenchiem genoem word). Deur 'n groot persentasie wortelselle met lugruimtes te vervang, bespaar die plant baie energie wat andersins nodig is om al hierdie wortelselle te voed. Dit maak wortels metabolies meer doeltreffend, wat hulle in staat stel om die hulpbronne wat bespaar word te gebruik om meer wortels te bou en die grond meer effektief te verken en meer water en voedingstowwe op te vang.
Hierdie ontdekking kan lei tot die teel van gewasse wat droogte en lae-stikstof grondtoestande kan weerstaan en uiteindelik globale voedselonsekerheid verlig, stel die navorsers voor.
“Deur hierdie geen te identifiseer en hoe dit werk, sal ons in staat stel om meer veerkragtige gewasse te skep wat water- en voedingstofstrestoestande kan weerstaan wat ervaar word as gevolg van klimaatverandering,” sê Rahul Bhosale, Assistent Professor in Gewas Funksionele Genomika van die Skool vir Biowetenskappe en BBSRC Discovery Fellow.
Die navorsingspan het kragtige beeldinstrumente gebruik wat in vorige navorsing by Penn State ontwikkel is en wat selle vinnig in duisende wortels gemeet het. An beeldtegniek genaamd Laser Ablation Tomography was van kritieke belang vir hierdie benadering. Hierdie state-of-the-art benadering is ook nou beskikbaar by die Universiteit van Nottingham.
Hannah Schneider, Assistent Professor in Gewasfisiologie aan Wageningen Universiteit en Navorsing, Nederland, het gesê: "Ons het die eerste keer die veldeksperimente uitgevoer wat in hierdie studie begin het in 2010, wat meer as 500 lyne mielies op persele in Pennsylvania, Arizona, Wisconsin en Suid gegroei het. Afrika,” het sy gesê. “Ek het by al daardie plekke gewerk. Ons het oortuigende bewyse gesien dat ons 'n geen gevind het wat verband hou met wortelkortikale aerenchiem.
Hierdie navorsing het aan die lig gebring dat mutante mielielyne wat nie die bHLH121-geen het nie, verminderde wortellugruimtevorming getoon het. Daarenteen het ooruitdrukking van bHLH121 meer lugruimtevorming veroorsaak.
Karakterisering van hierdie lyne onder suboptimale water- en stikstofbeskikbaarheid op verskeie plekke het aan die lig gebring dat die bHLH121-geen benodig word vir wortel lugruimtevorming en bied 'n nuwe hulpmiddel vir planttelers om variëteite te selekteer met verbeterde grondverkenning, en dus opbrengs, onder suboptimale toestande.
"Hierdie bevindings is die resultaat van baie mense by Penn State en verder wat met ons saamgewerk het, wat oor baie jare gewerk het," het hy gesê. "Ons het die funksie van die aerenchiem-eienskap ontdek en toe die geen wat daarmee geassosieer word, en dit het ontstaan as gevolg van tegnologieë wat hier by Penn State uitgedink is, soos Shovelomics - om wortels in die veld op te grawe - Laser Ablation Tomography and Anatomics Pyplyn. Ons sit almal saam in hierdie werk,” sê professor Jonathan Lynch, navorsingsleier by Penn State.
Die resultate is betekenisvol, het Lynch voortgegaan, want die vind van 'n geen agter 'n belangrike eienskap wat gaan help plante het beter droogteverdraagsaamheid en beter stikstof- en fosforopvangs is groot in die lig van klimaatsverandering.
"Dit is baie belangrike eienskappe - beide hier in die VSA en regoor die wêreld," het hy gesê. “Droogtes is die grootste risiko vir mielieprodusente en vererger met klimaatsverandering, en stikstof is die grootste koste van die verbouing van mielies, uit ’n finansiële en omgewingsperspektief. Teling koring lyne wat meer doeltreffend is om die voedingstof op te spoor, sal 'n groot ontwikkeling wees."