• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Podziemne badania szansą na lepsze plony

    08.03.2012. 17:49
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Naukowcy z Uniwersytetu w Nottingham w Zjednoczonym Królestwie stworzyli innowacyjną technikę badania podziemnego świata roślin. Przedstawione w czasopiśmie Plant Physiology wyniki badania pozwolą ulepszyć techniki uprawy różnych odmian roślin, a także zwiększyć wydajność plonów.

    Nowa metoda oparta jest na takiej samej technologii rentgenowskiej, jaką stosuje się w tomografii komputerowej w szpitalach. Wykorzystuje ona ponadto oprogramowanie do analizy obrazu, które pozwala automatycznie odróżniać korzenie roślin od innych substancji obecnych w glebie.

    Naukowcy pracujący w Centre for Plant Integrative Biology (CPIB) przetestowali tę technikę na korzeniach kukurydzy, pszenicy i pomidora. Badali architekturę, czyli kształt i układ rozgałęzień korzeni w glebie przy pomocy rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej. Zgromadzone dane wprowadzono do nowego oprogramowania RooTrak, które umożliwiło odróżnienie korzeni roślin od pozostałych elementów gleby.

    "Technika ta jest bardzo ważnym osiągnięciem", mówi dr Sacha Mooney, specjalista fizyki gleby w Szkole Nauk Biologicznych. "Możliwość stosowania rentgenowskiej tomografii do obrazowania korzeni była dawniej ograniczona, gdyż po prostu nie było widać dużej części struktury korzenia. RooTrak pozwolił nam uporać się z tą trudnością i umożliwił wykorzystanie tomografii do badania kluczowych zagadnień dotyczących tego, jak można manipulować roślinami i glebą w celu poprawy bezpieczeństwa żywnościowego".

    Innowacyjne oprogramowanie działa w oparciu o szereg wirtualnych wycinków zawierającej korzenie gleby. Jak tłumaczą naukowcy, RooTrak traktuje każdy z wycinków jak klatkę filmową. Statyczne korzenie są traktowane jak ruchome obiekty, których położenie można śledzić. W ten sposób oprogramowanie potrafi odróżniać korzenie od wody i innych elementów organicznych znajdujących się w glebie, bez zakłóceń obrazu charakterystycznych dla innych technik. Metoda pozwala uzyskać trójwymiarowy, szczegółowy i precyzyjny obraz architektury korzeni.

    "Dzięki potraktowaniu danych z mikrotomografii jako sekwencji obrazów możemy pokonać problemy wynikające z różnic w wyglądzie korzeni roślin, jak i z podobieństwa niektórych korzeni do otaczającej je gleby", tłumaczy Tony Pridmore, szef komórki ds. danych na CPIB i specjalista w dziedzinie oprogramowania do śledzenia i analizy. "Dzięki temu możemy teraz szybko uzyskać obiektywny obraz architektury korzeni".

    Prof. Malcolm Bennet z CPIB, specjalista biologii korzeni, dodaje: "Architektura korzeni ma podstawowe znaczenie dla przyswajania składników odżywczych i wody. Jedną z głównych przeszkód w genetycznej analizie architektury korzeni w roślinach uprawianych w glebie był jak dotąd brak możliwości obrazowania żywych korzeni. Najnowsze stworzone w Nottingham techniki mikrotomografii i oprogramowanie RooTrak pozwalają pokonać te trudności".

    Zespół z Nottingham otrzymał grant dla badaczy zaawansowanych Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN) w wysokości 3,5 mln euro ze środków siódmego programu ramowego (7PR). Naukowcy wykorzystają stworzone oprogramowanie i innowacyjną metodę mikrotomografii do przeprowadzenia obrazowania korzeni pszenicy oraz do wybrania nowych odmian charakteryzujących się optymalnym przyswajaniem wody i składników odżywczych.

    Nowy projekt prowadzony będzie przez CPIB przy wsparciu specjalistów z Australii, Europy i Meksyku.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Korzenie oddechowe, pneumatofory – typ nadziemnych korzeni, doprowadzających powietrze do systemu korzeniowego rośliny. Są to wykazujące geotropizm ujemny i w efekcie wyrastające pionowo w górę odgałęzienia korzeni podziemnych rosnących równolegle do powierzchni gruntu. Korzenie takie występują zwłaszcza u roślin rosnących na podłożu grząskim i beztlenowym, zwłaszcza w strefie podzwrotnikowej i międzyzwrotnikowej, np. w namorzynach. 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. Rudawiec, orsztyn – twarda, rdzawa i żelazista warstwa gleby, utrudniająca przesiąkanie wody i hamująca rozwój korzeni. Rudawce tworzą się w procesach eluwialno-iluwialnych, które największą aktywność wykazują w glebach bielicowych, murszowatych i niektórych czarnych ziemiach.

    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. 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.

    Homoryzja (ang. homorrhizy) – zjawisko wyrastania wszystkich korzeni z tego samego źródła. Występuje u paprotników u których nie wykształca się korzeń zarodkowy, a wszystkie korzenie wyrastają z pędu u nasady pierwszego liścia. Homoryzja obserwowana jest także w rozwoju zarodka traw. Zarodek tych roślin wykształca wiele zaczątków korzeni. Pojęcie zostało wprowadzone przez K. Goebela. Głębosz - narzędzie lub maszyna do uprawy specjalnej o głębokości większej niż 40 cm zwanej głęboszowaniem. Zespołem roboczym głębosza są zęby zakończone dłutami. U głębosza aktywnego dłuta w czasie pracy wykonują ruch postępowy i oscylujący, a biernego tylko ruch postępowy. Głębosz stosowany głównie do kruszenia, spulchniania gleby w celu polepszenia jej właściwości fizycznych i biologicznych. Spulchnia nie wzruszoną przez orkę warstwę gleby i umożliwia jej lepsze przesiąkanie i dopowietrzenie, co sprzyja rozwojowi korzeni roślin. Przesłanką do wykonania tego zabiegu są pojawiające się wiosną i po obfitych opadach i długo utrzymujące się na polach zastoje wodne.

    Ryzosfera, strefa korzeniowa – strefa pierwotnego oddziaływania korzeni w glebie o zasięgu zmiennym w czasie i przestrzeni. Różni się składem od innych części gleby i wpływa na obieg azotu. Stymuluje rozwój bakterii, zarówno pod względem ilości, jak i zróżnicowania, natomiast wpływa ograniczająco na zróżnicowanie grzybów. Dysplazja zębiny (ang. dentin dysplasia) – zaburzenie rozwoju zębiny. Wyróżnia się dwa typy schorzenia: typ I i typ II. Dysplazja zębiny typu I polega na szczątkowym wykształceniu korzeni zębów. Na obraz kliniczny choroby składa się wczesna utrata uzębienia stałego i towarzyszący niedorozwój szczęk. Na radiogramie można stwierdzić skrócenie korzeni zębów i nieprawidłową morfologię tych części zębów, z obecnością punktowej zwiększonej przejrzystości lub torbieli. Kanały korzeni zwykle są nieobecne, komora miazgi jest częściowo lub całkowicie zamknięta. Kolor i morfologia uzębienia mlecznego i stałego są zazwyczaj prawidłowe, chociaż niekiedy zęby mogą być matowe, niebieskawe lub brązowawe. W typie II zęby mleczne są brązowawe lub niebieskawe, komora miazgi jest nieobecna; zęby stałe mają prawidłową morfologię (kształt i wielkość) i barwę lub są delikatnie przebarwione, w komorze miazgi mogą być obecne kamienie (ang. pulp stones). Leczenie polega na zastosowaniu implantów.

    Allochton - masy skalne przemieszczone poziomo na dużą odległość od miejsca swego powstania, i oderwane od swoich korzeni.

    Ryzoderma, epiblema, skórka korzenia – pierwotna tkanka okrywająca korzenia. Występuje w młodych partiach korzeni. Główną funkcją ryzodermy jest podbieranie wody i soli mineralnych z gleby, a także w niewielkim stopniu wymiana gazowa.

    Transport ksylemowy, daleki transport wody – proces przenoszenia wody, wraz z rozpuszczonymi w niej solami mineralnymi przez ksylem. Za transport wody z korzeni do nadziemnych części roślin odpowiedzialne są głównie cewki u roślin nagozalążkowych i naczynia u okrytozalążkowych. Sieć tkanek przewodzących obejmuje korzenie roślin, łodygę oraz liście. W nadziemnych częściach roślin pobrana przez korzenie woda wyparowuje w wyniku procesu transpiracji.

    Dodano: 08.03.2012. 17:49  


    Najnowsze