2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
Ghent, Belgium − A gyökerek kulcsfontosságúak az erős, egészséges növények fejlődéséhez. De egészen a közelmúltig még mindig rejtély volt, hogy pontosan mely gének vesznek részt a gyökerek kialakulásában. A Genti Egyetemhez kapcsolódó Flandriai Egyetemközi Biotechnológiai Intézet (VIB) tudósai most egy teljes növényi genomot elemeztek, hogy azonosítsák azokat a géneket, amelyek elengedhetetlenek a kapillárisgyökerek kialakulásához. Most először tárják fel a gyökérrendszer elágazásának genetikai alapját – ez a kulcs a növény további növekedéséhez és fejlődéséhez.
A kapilláris gyökérképződés rejtélye
A gyökérrendszerek felszívják a tápanyagokat, és lehorgonyozzák a növényeket a talajban – ez két kulcsfontosságú funkció a növény növekedéséhez és további fejlődéséhez. A kapilláris gyökerek kialakulása létfontosságú a gyökérrendszer számára, és meghatározza, hogy egy növény mennyi vizet és ásványi anyagot képes felvenni. A tudósok már 1937-ben tudták, hogy mindössze 4 hónap kell ahhoz, hogy egyetlen rozsnövény mintegy 13 millió egyedi gyökeret hozzon létre! Ennek az összetett folyamatnak a genetikai alapja azonban mindmáig megmagyarázatlan maradt.
Az új gyökerek előállítása a sejtosztódás, növekedés és differenciálódás összetett kombinációja. A gyökérben lévő speciális sejtréteget – a periciklussejteket – aktiválni kell, hogy újra meginduljon az osztódás. Ezért az is kulcsfontosságú, hogy a sejtciklus – a sejtosztódást irányító folyamat – optimális szabályozás alatt álljon. Noha a folyamatok hátterében álló pontos tényezők és azok együttmûködése gyakorlatilag ismeretlenek, teljesen világos, hogy rendkívül sok tényezõ érintett.
Tom Beeckman és csapata a VIB Növényrendszerbiológiai Tanszéken váll alta azt a kihívást, hogy azonosítsa az összes gént, amely részt vesz a kapillárisgyökér kialakulásának folyamatában. A tanulmányhoz egy egyszerű modellnövényt használtak: az egérfülű zsázsát vagy az Arabidopsis thaliana-t.
Nagyszabású kutatások azonosítják a kapillárisgyökér kialakulásában részt vevő géneket
A kutatók mindenekelőtt egy speciális módszert – a Lateral Root-Inducible System (LRIS) – fejlesztettek ki, amellyel a kapillárisgyökereket szabályozott módon tudják növelni. Megvizsgálták az összes gént, amelyek a kapillárisgyökerek kialakulásához kapcsolódnak, és összehasonlították azokat egy olyan növény teljes genomjával, amely nem képes kapillárisgyökereket képezni. E nagy adathalmazok részletes elemzésével a genti csapat felfedezte, mely gének kulcsfontosságúak az új kapillárisgyökerek kialakulásában. A projekt ezen részéhez micro-array technológiát alkalmaztak, amellyel több ezer minta tanulmányozható egyszerre.
A kapilláris gyökerek fejlődése fontos a fenntartható mezőgazdaság szempontjából
A kapilláris gyökérképződést belső és külső jelek egyaránt szabályozzák. Ez biztosítja, hogy a gyökérrendszer alkalmazkodik a talaj változásaihoz – ez egy nagyon heterogén és változékony környezet. Mezőgazdasági szempontból a gyökér elágazása elengedhetetlen, mert a gyökerek felelősek azért, hogy a növények alkalmazkodjanak a kedvezőtlen környezeti feltételekhez. A kapilláris gyökérképződés jobb megértése lehetővé teszi a vizet és ásványi anyagokat hatékonyabban felvevő növények termesztését. Fontos lépés egy környezetbarátabb, fenntarthatóbb mezőgazdaság felé egy olyan világban, ahol a népesség növekszik, miközben a mezőgazdaságra fordítható földterület csökken.
Tom Beeckman a gyökérfejlesztési csoport felelőse a VIB Növényrendszerbiológiai Tanszéken, amely Dirk Inzé irányítása alatt áll (további információért lásd: www.vib.be/Research/EN/Research +Osztályok/Növény-rendszerek+Biológia/Tom+Beeckman)
