Welkom bij
Moderne landbouw
!
Wetenschappers hebben mogelijk een nieuwe manier gevonden om de groei van gewassen te bevorderen in vernederende landbouwomstandigheden:door naar de wortels te kijken.
Een nieuwe studie uitgevoerd door de Universiteit van Californië in Riverside onthulde dat een eiwit - de mondvol "bloeiwijze en worteltopreceptorkinase, ” of IRK, kortom - in de wortels van planten zendt signalen naar andere cellen die van invloed zijn op het al dan niet groeien van wortels.
“De wortel is een soort interessant orgaan, maar we begrijpen niet veel over hoe wortels groeien, ” zei Jaimie Van Norman, de hoofdauteur van de studie en een assistent-professor plantenwetenschappen aan de University of California Riverside, "Veel daarvan is omdat ze uit het zicht zijn."
Planten hebben geen "hersenen" in de traditionele zin, maar ze zijn op de een of andere manier in staat om beslissingen te nemen over wanneer en hoe ze groeien. Van Norman is geïnteresseerd in de manier waarop dat gebeurt, en zag IRK, voor het eerst ontdekt in de vroege jaren 2000 door een team in Japan, als een interessante kans.
“Ik was specifiek op zoek naar dit soort eiwitten, ' zei Van Norman. "Ik ben geïnteresseerd in hoe cellen met elkaar praten in planten [omdat] ze geen zenuwstelsel hebben."
Van Norman en haar onderzoeksteam bevestigden eerst een groene fluorescerende marker op de IRK om te bepalen waar deze zich in de cellen van de plant bevindt. In tegenstelling tot veel andere eiwitten, die zich zowel aan de binnen- als aan de buitenkant van de cel bevinden, alleen de buitenkant van de wortelcellen licht op met de IRK-markering.
“Het eiwit zit maar aan één kant van de cel, ' zei Van Norman. "Het suggereert dat het eiwit is gepositioneerd om informatie specifiek uit die richting te ontvangen. [In dit geval] suggereert het dat de informatie van buiten komt."
Toen ze eenmaal wisten waar IRK was, het team bewerkte het genoom van sommige planten om het eiwit "uit te schakelen" en te voorkomen dat het signalen naar andere cellen stuurt. Vervolgens, ze zagen de jonge wortels van de twee monstergroepen groeien in een petrischaal. De cellen in de wortels zonder IRK vermenigvuldigden zich sneller en groeiden grotere wortels dan hun IRK-actieve tegenhangers.
“We denken dat het de taak is om celdeling te onderdrukken, ' zei Van Norman. “Als het ontbreekt, deze cellen delen zich onregelmatig.”
De onderzoekers bestudeerden IRK bij een familielid van mosterd, maar ze zeggen dat genen die coderen voor het eiwit ook in andere gewassen aanwezig zijn (hoewel Van Norman toegaf dat ze niet naar "voorouderlijke planten" zoals mossen hebben gekeken).
De wetenschappers kunnen nog niet precies zeggen hoe IRK buiten het laboratorium functioneert - bijvoorbeeld Van Norman zei dat ze nog niet weten wat IRK in- of uitschakelt, maar de studie suggereert dat IRK reageert op omgevingscondities om te beslissen of wortels moeten groeien.
“Planten kunnen de omgeving niet zomaar verlaten – ze moeten het doen met wat er is, ’ legde Van Norman uit. “Groei en omgeving zijn zo nauw met elkaar verbonden dat de plant in een negatieve omgeving kan stoppen met groeien, zoals de winter in Maine.”
Volgende, Van Norman hoopt te begrijpen of grotere wortels stress beter overleven.
“Als we IRK muteren, de wortels worden breder, ' zei Van Norman. "We vragen ons af of die wortels beter in staat zijn om water en voedingsstoffen op te nemen - groter is beter, of is er een balans als je die extra cellen hebt, waardoor je minder goed bent in het doen van de wortels?”
Als IRK met succes kan worden gemoduleerd, Van Norman zei dat boeren kunnen bepalen of wortels groter worden voor potentieel productievere planten, of kleiner om onkruid op afstand te houden of de groei van gewassen te onderbreken totdat een zware storm voorbij is.
"In het algemeen, de studie van wortels en hoe ze de groei in verschillende omgevingscondities beheersen, zal leiden tot dramatische gewasverbetering, ' zei Van Norman. “Het bodemmilieu gaat achteruit. Landbouwgrond gaat achteruit in kwaliteit. Het wordt zouter, het wordt steeds meer beroofd van voedingsstoffen. We zullen moeten begrijpen hoe wortels groeien, zodat we de bovengrondse productiviteit in de toekomst van de landbouw kunnen stimuleren."
