Descoperiți cum plantele își adaptează creșterea rădăcinii la modificările nutrienților

La fel ca orice altă plantă, Arabidopsis thaliana sau cidrul urechii de șoareci, are nevoie de azot pentru a supraviețui și a prospera. Dar, la fel ca porumbul, fasolea și sfecla de zahăr, preferă azotul sub formă de nitrați, crescând mai bine pe solul bogat în nitrați. În timp ce pinul și orezul, de exemplu, cresc preferențial pe baza nutriției cu amoniu, o altă formă a azotului macronutrienți cheie. Dacă concentrația sau disponibilitatea diferitelor tipuri de azot variază, plantele trebuie să se adapteze rapid. „Una dintre cele mai importante întrebări este: care este rolul hormonilor vegetali în adaptarea la disponibilitatea azotului? Cum fac față utilajele dintr-o fabrică mediul în schimbare? “întreabă Eva Benková, biologă pentru dezvoltare și profesor austriac al Institutului de Știință și Tehnologie (IST).

Găsiți echilibrul

În căutarea răspunsurilor, Krisztina Ötvös, colegă post-doctorală în echipa de cercetare a Eva Benková, împreună cu colegii de la Universidad Politécnica de Madrid, Universitatea Catolică Episcopală din Chile, Institutul de Tehnologie din Austria și Universitatea din Montpellier, au analizat două extreme. : Au comparat modul în care au reacționat răsadurile Arabidopsis crescute în întregime pe amoniu, odată ce oamenii de știință le-au transferat pe medii care conțin fie amoniu, fie nitrat.

Compararea vârfului rădăcinii Arabidopsis

Imaginea arată diferențele în lungimea celulei, conținutul relativ de auxină și locația transportorului de auxină PIN2 între fișierele de celule învecinate în vârful rădăcinii Arabidopsis suplimentat cu amoniu versus nitrat. Credit: Krisztina Ötvös / IST Austria

Dacă o plantă trăiește într-un sol sub-optim, încearcă să-și mențină creșterea rădăcinii cât mai mult timp posibil pentru a ajunge la o formă mai adecvată de azot. Principalele procese, care susțin creșterea rădăcinilor, sunt proliferarea celulară în meristem, țesutul vegetal care conține celule nediferențiate și expansiunea celulară. Planta trebuie să găsească un echilibru bun între aceste două. Echipată cu amoniu, forma de azot Arabidopsis nu-i place atât de mult, zona meristematică a cazanului a produs mai puține celule. În schimb, s-au extins foarte repede. „Odată ce am mutat plantele în azotat, meristemul s-a mărit brusc, s-au produs mai multe celule și a existat o cinetică diferită în expansiunea celulară”, spune Benková. „Acum Arabidopsis și-ar permite să acorde mai multă energie diviziunii celulare și să diferențieze în mod diferit creșterea rădăcinii sale”.

Controlează fluxul hormonului

Indiferent dacă planta investește în proliferarea celulară sau proliferarea celulară este dictată de nivelul auxinei. Acest hormon vegetal este esențial pentru toate procesele de dezvoltare. Este transportat într-un mod foarte controlat de la o celulă la alta de către purtători speciali de auxină. Proteinele care controlează transportul auxinei din celule, așa-numiții purtători de efluenți, reglează fluxul de auxină în funcție de ce parte a celulei stau. Benková și echipa ei au fost interesați în mod deosebit de purtătorul de auxină PIN2, care mediază fluxul de auxină pe vârful rădăcinii din dreapta. Cercetătorii au identificat PIN2 ca principalul factor în stabilirea echilibrului dintre diviziunea celulară și proliferarea celulară. „Am observat că după ce am mutat plantele în azotat, localizarea PIN2 se schimbă. Astfel, modifică distribuția auxinei. “


Videoclipul transmite creșterea vârfului rădăcinii Arabidopsis suplimentat cu amoniu față de nitrat. Credit: Krisztina Ötvös / IST Austria

Pe de altă parte, activitatea PIN2 este afectată de starea sa de fosforilare. „Ceea ce m-a uimit a fost că o modificare, fosforilarea unei proteine ​​atât de mari ca un purtător de efluenți, poate avea un efect atât de important asupra comportamentului rădăcinilor”, adaugă Benková. Mai mult, amino acid de PIN2, care este ținta fosforilării, este prezent în multe specii de plante diferite, sugerând că PIN2 poate juca un rol general în strategiile de adaptare ale altor specii de plante pentru a modifica sursele de azot. Într-un pas următor, cercetătorii vor să înțeleagă mașinile care controlează schimbarea stării de fosforilare.

O vedere foarte apropiată

„Prezentul studiu este rezultatul contribuției multor oameni diferiți, de la biologi celulari și informaticieni la persoanele care lucrează în microscopie avansată. Este într-adevăr o abordare multidisciplinară ”, a subliniat Eva Benková. Pentru a analiza în detaliu procesele din rădăcinile Arabidopsis, de exemplu, biologii au folosit un microscop confocal vertical – un instrument special adaptat în Austria IST pentru a se potrivi nevoilor cercetătorilor. În loc de un pas orizontal, microscopul folosește unul vertical, care vă permite să observați creșterea plantelor așa cum o face în mod natural – de-a lungul factorului gravitațional. Cu rezoluția sa înaltă, Benková și echipa ei au putut observa modul în care celulele din rădăcinile Arabidopsis se împărțeau și se extindeau în timp real. Într-un proiect anterior, cercetătorii de la IST Austria au câștigat un concurs video Nikon Small World in Motion, care arată urmărirea în direct a vârfului rădăcinii în creștere a Arabidopsis thaliana la microscop.

Referință: 5 ianuarie 2021, Jurnalul EMBO.
DOI: 10.15252 / embj.2020106862

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

„Tirani” adolescenți – Descendenții dinozaurului sălbatic – Explicați diversitatea dinozaurilor?

Noi cercetări sugerează că generații de dinozauri carnivori gigantici, cum ar fi Tyrannosaurus rex, și-ar fi remodelat radical comunitățile cu specii mai mici concurente....

Limitele de date pot fi șterse cu antene optice noi și „inele luminoase”

Cercetătorii de la Universitatea din California, Berkeley, au găsit o nouă modalitate de a valorifica proprietățile undelor de lumină care pot crește cantitatea de...

Primul studiu științific al eficacității vaccinului COVID-19 din lumea reală – rezultatele aici

Primul studiu pe scară largă, evaluat de colegi, cu privire la eficacitatea sa din lumea reală COVID-19 Vaccinul a fost publicat de Institutul de...

„Cel mai dur grup de găuri negre” detectat de undele gravitaționale ar putea fi de fapt fuziunea stelelor din Boson

Reprezentare artistică a coliziunii a două stele de boson cu unde gravitaționale emise. Credite: Nicolás Sanchis-Gual și Rocío García-Souto O echipă internațională condusă de...

Procesul de tratament în rara morgă „carapace noroioase” a mumiei egiptene a fost expus – acesta este un caz de eroare

O figură mumificată și un sicriu în colecția Nicholson a Muzeului Aripii Chau Chuck de la Universitatea din Sydney. O persoană mumificată înfășurată...

Newsletter

Subscribe to stay updated.