• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Badania rzucają więcej światła na mechanizmy wykrywania substancji odżywczych przez rośliny

    16.06.2010. 22:12
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Międzynarodowy zespół naukowców poznał mechanizmy, za pomocą których rośliny modyfikują strukturę korzenia, aby zoptymalizować swój dostęp do substancji odżywczych w glebie. Badania, których wyniki opublikowano w czasopiśmie Developmental Cell, zostały częściowo dofinansowane ze środków unijnych.

    Autorka, Eva Benkova z Flandryjskiego Instytutu Biotechnologii (VIB) w Belgii, otrzymała 1,3 mln EUR w formie grantu dla początkujących naukowców przyznanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERBN) na realizację projektu HCPO (Hormonalne oddziaływanie typu cross-talk w organogenezie roślin).

    Rośliny pobierają większość azotu w formie azotanu z gleby. Jednakże poziom azotanu w glebie może być bardzo różny, zatem kiedy korzenie rośliny napotkają skrawek gleby bogaty w azotan roślina rozpoczyna wytwarzanie korzeni bocznych. W ten sposób rośliny zapewniają sobie największą gęstość systemu korzeniowego w strefach gleby najbardziej obfitujących w substancje odżywcze.

    Obok zaopatrywania roślin w azot na potrzeby odżywcze, azotan działa jak molekuła sygnalizująca, odgrywając istotną rolę w metabolizmie i wzroście rośliny. Ponadto sygnalizacja azotanowa ma szczególnie kluczowe znaczenie wytwarzaniu korzeni bocznych.

    Wyniki wcześniejszych badań wykazały, że to białko transportowe zwane NRT1.1 jest odpowiedzialne za pobieranie azotanu z gleby i ma ono również swój wkład w wykrywaniu azotanu oraz sygnalizacji azotanowej. W ramach ostatnich badań prowadzonych pod kierunkiem dr Alaina Gojona z Wydziału Biochemii i Fizjologii Molekularnej Roślin w Montpellier, Francja, naukowcy podjęli się zbadania roli NRT1.1 w rozwoju korzeni bocznych Arabidopsis thaliana czy inaczej rzodkiewnika pospolitego.

    Zespół odkrył ku swojemu zaskoczeniu zależność między NRT1.1 a głównym hormonem roślinnym - auksyną - który pełni między innymi ważną rolę w rozwoju korzeni. Badania wykazały, że oprócz transportowania azotanu NRT1.1 ułatwia również transport auksyny.

    Kiedy poziom stężenia azotanu jest niski NRT1.1 wstrzymuje gromadzenie się auksyny w koniuszku korzenia bocznego. "To z kolei tłumi wzrost [korzenia bocznego]" - wyjaśniają naukowcy.

    Odwrotnie, kiedy poziom azotanu jest wysoki białko NRT1.1 umożliwia gromadzenie się auksyny w końcówkach korzeni bocznych, stymulując w ten sposób ich wzrost.

    Wyniki te obrazują, w jaki sposób poziom azotanu wpływa na gromadzenie się auksyny w korzeniach bocznych.

    "Sądzimy, że NRT1.1 tłumi wzrost korzenia bocznego przy niskiej dostępności azotanu poprzez pobudzanie transportu auksyny z korzeni bocznych do podstawy korzenia. W ten sposób wysoka dostępność azotanu stymuluje wzrost korzeni bocznych poprzez hamowanie transportu auksyny zależnej od NRT1.1 i umożliwianie gromadzenia się auksyny w koniuszkach korzeni" - podsumowuje dr Gojon. "W ten sposób tworzy się mechanizm łączący substancję odżywczą z sygnalizacją hormonalną w czasie rozwoju organów."

    Obok naukowców z Montpellier i VIB w badaniach udział wzięli naukowcy z Instytutu Botaniki Eksperymentalnej Czeskiej Akademii Nauk oraz z Centrum Botaniki w Ume? Szwedzkiej Akademii Rolniczej.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    ANNM (ang. Ammonium Nitrate – NitroMethane) – materiał wybuchowy otrzymywany przez zmieszanie azotanu amonu z nitrometanem. Jest najsilniejszym materiałem wybuchowym wśród mieszanek azotanu amonu. Mieszanka zazwyczaj wykonywana jest w proporcji 6:4 (60% azotanu amonu, 40% nitrometanu wagowo). Wadą mieszanki w takiej proporcji jest jej mazista konsystencja. Czasami stosuje się mieszankę z większą zawartością azotanu amonu, aby zmniejszyć jej płynność i ułatwić przechowywanie. ANNM jest bardziej wrażliwa na wstrząsy niż ANFO (mieszanka azotanu amonu z paliwami). Podczas detonacji głównymi powstającymi związkami są H2O, CO2, N2: Korzeń proteoidowy – specyficzna forma korzenia wykształcanego przez rośliny w celu zwiększenia powierzchni chłonnej. Korzeń tego typu charakteryzuje się dużą liczbą drobnych korzeni bocznych z licznymi włośnikami. Wyglądem przypomina szczotkę. Nazwa została zaproponowana przez Helen Purnell w roku 1960 i pochodzi od nazwy rodziny roślin, u których po raz pierwszy wykryto tą formę korzeni. Duża powierzchnia chłonna zapewnia roślinom z korzeniami proteoidowymi odpowiednie zaopatrzenie w związki mineralne na ubogich glebach. Naturalnie rośliny takie wysapują na terenach położnych wokół Morza Śródziemnego, w Afryce Południowej oraz Australii. Gatunki u których wykryto korzenie proteoidowe zwykle nie tworzą mikoryzy. Białka Aux/IAA (ang. Auxin/Indole-3-Acetic Acid) – rodzaj białek związanych z odpowiedzią na działanie auksyny. Poprzez negatywną regulację aktywności czynników transkrypcyjnych ARF (ang. Auxin Response Factor) regulują poziom ekspresji genów zależnych od działania auksyny.

    Wzrost kwasowy – koncepcja wyjaśniająca mechanizm stymulacji wzrostu objętościowego komórek roślinnych przez auksyny w wyniku zakwaszenia środowiska ściany komórkowej. Palowy (osiowy) system korzeniowy - typ, forma wzrostu korzeni rozpowszechniona wśród nagozalążkowych i dwuliściennych. Składa się z jednego korzenia głównego, rosnącego pionowo w dół oraz z korzeni bocznych, zwykle krótszych i cieńszych, rosnących ukośnie lub poziomo, których dalsze odgałęzienia rozrastają się w różnych kierunkach. Korzeń główny rozwija się tu z korzenia zarodkowego i nazywany jest w związku z tym korzeniem pierwotnym. System palowy może osiągnąć znaczną długość i dotrzeć do głęboko położonych warstw podłoża, zawierających większe ilości wody, a nawet do poziomu wody gruntowej.

    Auksyny – grupa substancji chemicznych zaliczanych do hormonów roślinnych. Stymulują wzrost roślin oraz wpływają na kształtowanie się owoców partenokarpicznych) i odgrywają istotną rolę w procesach adaptacji takich jak fototropizm i geotropizm. Auksyny wykazują cechy zarówno hormonów w znaczeniu zbliżonym do pojęcia używanego na określenie substancji regulacyjnych ssaków oraz cechy morfogenów, czyli substancji regulujących proces morfogenezy roślin. Pierwszą odkrytą auksyną jest kwas indolilooctowy (IAA). Jest on syntezowany w merystemie wierzchołkowym pędu, młodych liściach, zarodku oraz w małych ilościach w korzeniu. Transport IAA przez parenchymę ma unikatowy charakter. Jest on wolny (5-20 mm/h) i kierunkowy (polarny), jednak nie jest zależny od grawitacji. Ponadto IAA przemieszcza się szybko i bezkierunkowo poprzez floem (5-20 cm/h). Strigolaktony − grupa regulatorów wzrostu i rozwoju roślin. Ta grupa związków to pochodne karotenoidów, zawierające labilne wiązanie estrowe. Wykazano, że strigolaktony wraz z cytokininami i auksynami wpływają na rozgałęzianie pędów roślin, pełnią więc funkcję fitohormonów. Wydzielane do gleby stymulują wzrost i rozgałęzienie strzępek abskularnych grzybów mikoryzowych oraz stymulują kiełkowanie nasion roślin pasożytniczych z rodzaju Striga i Orobanche.

    Mątwik burakowy (Heterodera schachtii) – gatunek nicienia z rodziny mątwikowatych (Heteroderidae). U gatunku występuje dymorfizm płciowy - ciało samicy przyjmuje kształt cytrynki, ciało samca jest nitkowate. Mątwik żeruje na roślinach dwuliściennych, głównie na burakach, roślinach komosowatych, rzepaku, i innych roślinach kapustnych. Objawami są: słaby wzrost roślin, żółknięcie liści, spadek plonu do 30%, przerost korzeni bocznych. Wytwarza 2 pokolenia w ciągu roku. Samica składa jaja bezpośrednio do korzeni. Gatunek zimuje w postaci larw w cystach (w glebie). Wiosną następuje wyjście larw inwazyjnych z cyst, następnie wnikanie do korzeni roślin żywicielskich. Cystę tworzą samice 2 pokolenia. Mątwiki można zwalczać za pomocą płodozmianu – przez 4–5 lat stosując rośliny jednoliścienne, lub takie rośliny jak lucerna, kukurydza czy cebula, które poprzez wydzielanie substancji podobnych do roślin żywicielskich nęcą mątwiki, jednak dzięki swojej budowie uniemożliwiają wychodzącym z jaj larwom wniknięcie do ich wnętrza, w efekcie czego giną. Acetylenek srebra – metaloorganiczny związek chemiczny z grupy acetylenków. Występuje w formie białego proszku. Na powietrzu samoistnie eksploduje po podgrzaniu do 217 °C. W postaci czystej jest bardzo niebezpieczny, rozkłada się wybuchowo pod wpływem światła, dlatego często występuje jako mniej niebezpieczna mieszanina acetylenku srebra i azotanu srebra. Otrzymywany w reakcji działania acetylenu na wodny roztwór soli srebra(I), np. azotanu srebra:

    Mikoryza – jest to występujące powszechnie zjawisko, polegające na współżyciu korzeni lub innych organów, a nawet nasion roślin naczyniowych z grzybami (dotyczy około 85% gatunków roślin wyższych z całego świata). Tego typu symbioza daje obu gatunkom wzajemne korzyści, polegające na obustronnej wymianie substancji odżywczych – rośliny mają lepszy dostęp do wody i rozpuszczonych w niej soli mineralnych (grzyb stanowi "przedłużenie" systemu korzeniowego rośliny), ale także do substancji produkowanych przez grzyby, a regulujących wzrost i rozwój roślin. Z kolei grzyb korzysta z produktu fotosyntezy roślin – glukozy.

    Kwas indolilooctowy (IAA z ang. indoleacetic acid) – organiczny związek chemiczny zbudowany z reszt indolu i kwasu octowego; hormon roślinny z grupy naturalnych auksyn. Reguluje wzrost i rozwój roślin. Struktura IAA jest podobna do aminokwasu tryptofanu, z którego jest syntetyzowany przez rośliny. Fitohormon IAA jest syntetyzowany w merystemie wierzchołkowym pędu, liściach i nasionach.

    Morfaktyny – grupa syntetycznych regulatorów wzrostu i rozwoju roślin, których działanie związane jest z zahamowaniem transportu auksyn. Wpływ pochodnych fluorenu na morfogenezę roślin zaobserwowano w latach 60. XX wieku. Wzrost elongacyjny, elongacja – wzrost wydłużeniowy komórek i w efekcie organów roślinnych. W wyniku pobierania wody następuje wzrost ciśnienia turgorowego a ze względu na to, że ściana komórkowa pod wpływem auksyn staje się rozciągliwa, następnie zwiększenie objętości komórki. Ściana komórkowa zachowuje swoją grubość bo odkładane są kolejne jej warstwy.

    Dodano: 16.06.2010. 22:12  


    Najnowsze