Augalų šaknų augimo kontrolė siekiant sušvelninti klimato kaitą

  • Šaknų architektūra lemia augalų gebėjimą atsispirti ekstremalioms sąlygoms.
  • Hormoninė šaknų augimo kontrolė suteikia tvaraus žemės ūkio galimybių.
  • Manipuliuojant šaknų sistemą galima pagerinti anglies sekvestraciją dirvožemyje.

Augalų šaknų augimo kontrolė gali padėti kovoti su klimato kaita

Augalų išlikimas ir produktyvumas iš esmės priklauso nuo jų sudėtingos šaknų sistemos. Šios struktūros ne tik leidžia efektyviai iš dirvožemio išgauti maistines medžiagas ir vandenį, bet ir atlieka pagrindinį vaidmenį užtikrinant ekosistemos stabilumą ir kovojant su klimato kaita.

Neseniai atliktas Salko biologinių tyrimų instituto tyrimas atskleidė mechanizmus, kurie kontroliuoja augalų šaknų augimą, suteikiant naujų galimybių pagerinti pasėlių atsparumą ir padėti sušvelninti klimato kaitos poveikį. Ši išvada turi svarbių pasekmių pagrindinėse srityse, tokiose kaip anglies sekvestracija, atsparumas sausrai ir dirvožemio struktūros gerinimas.

Kontroliuojant augalų šaknų augimą būtų galima ne tik optimizuoti pasėlių derlių, bet ir pagerinti dirvožemio anglies kaupimo pajėgumus, o tai savo ruožtu padėtų sumažinti anglies dioksido koncentraciją atmosferoje.

Šakninis procesas

Medžių šaknys

Šaknys nuolat auga ir plečiasi, iš dirvožemio, kuriame yra įsitvirtinusios, pasisavindamos gyvybiškai svarbų vandenį ir maistines medžiagas. Šis augimas leidžia augalų šaknų sistemoje vystytis sudėtingoms struktūroms, kurių architektūra gali skirtis priklausomai nuo rūšies ir aplinkos.

Kai kurių augalų šaknys tęsiasi tik iki paviršinių dirvožemio sluoksnių, o kiti pasiekia gilesnius regionus. Šaknų išsidėstymas dirvoje, žinomas kaip šaknų architektūra, priklauso nuo kelių veiksnių, tokių kaip vandens ir maistinių medžiagų prieinamumas, taip pat nuo klimato sąlygų.

Gilią šaknų sistemą turintis augalas gali pasiekti daugiau nepasiekiamų vandens atsargų ir geriau atsispirti sausros poveikiui. Kita vertus, sekli šaknų sistema gali būti geriau pritaikyta maistinių medžiagų turinčiai aplinkai paviršiniuose dirvožemio sluoksniuose. Visa tai vadovauja hormoniniai mechanizmai, kurie veikia kaip augimo signalai.

Naujausių tyrimų metu buvo nustatyta, kad etileno hormonas Jis vaidina pagrindinį vaidmenį reguliuojant šaknų augimą. Šis hormonas kontroliuoja šoninius kampus, kuriais tęsiasi šaknys, tiesiogiai paveikdamas bendrą šaknų sistemos struktūrą.

Remdamiesi šiomis išvadomis, mokslininkai nurodo galimybę manipuliuoti augalų šaknų architektūra, siekiant pagerinti jų gebėjimą prisitaikyti prie stresinių sąlygų, tokių kaip sausra ar mažas maistinių medžiagų prieinamumas, ir padėti sumažinti klimato kaitos poveikį.

Šaknų augimo manipuliavimas

augalų šaknys

Pažanga suprantant šaknų augimą atveria galimybę genetiškai manipuliuoti augalais, tobulinant jų šaknis, kad jos būtų atsparesnės ekstremalioms klimato kaitos sąlygoms. Šis metodas gali padėti auginti augalus, kurie yra efektyvesni vandeniui, atsparūs sausrai ir gali sukaupti daugiau anglies dirvožemyje.

Tyrėjai, tokie kaip Wolfgangas Buschas, parodė didelį entuziazmą dėl idėjos kontroliuoti šaknų sistemos gylį, kuris yra esminis aspektas gerinant anglies sekvestraciją dirvožemyje. Gilesnės šaknys padeda fiksuoti anglį apatiniuose dirvožemio sluoksniuose, todėl jis yra ilgalaikis anglies rezervuaras, neleidžiantis jai patekti į atmosferą.

Mokslininkai siekia panaudoti šiuos pasiekimus, kad pagerintų įvairių maistinių kultūrų ir energetinių augalų šaknų architektūrą, o tai gali turėti reikšmingos įtakos pasaulinės klimato kaitos švelninimui.

Galimybė koreguoti įvairių augalų rūšių šaknų sistemos struktūrą leis ne tik prisitaikyti prie besikeičiančių klimato sąlygų, bet ir padidinti ilgalaikį anglies kaupimo pajėgumą.

Be to, šių rūšių pasėlių potencialas galėtų būti integruotas į tvarią žemės ūkio praktiką, pvz., sėjomainą ir organinių trąšų naudojimą, kurie dar labiau pagerina anglies sekvestraciją dirvožemyje.

Šaknų sistemos forma

šaknys ir klimato kaita

Augalo šaknų sistemos architektūrai įtakos turi keli veiksniai, tarp kurių išsiskiria turimų maisto medžiagų kiekis, vidutinis kritulių kiekis ir kiti aplinkos veiksniai. Tyrimai parodė, kad šaknų augimo kampas, kontroliuojamas hormonų ir kitų genetinių veiksnių, turi didelę įtaką erdviniam šaknų išsidėstymui.

Augalai su gilesnės šaknų sistemos Jie linkę būti atsparesni sausrai. Taip yra todėl, kad gilios šaknys gali patekti į požeminius vandens šaltinius užsitęsusios sausros laikotarpiu. Priešingai, seklios šaknų sistemos efektyviai pasisavina maistines medžiagas viršutiniuose dirvožemio sluoksniuose, o tai ypač naudinga derlingose ​​dirvose arba pasėliuose, kuriems reikalingas papildomas tręšimas.

Atliekant tyrimus apie Arabidopsis thaliana, augalų mokslo pavyzdinis augalas, mokslininkai atrado genetinius mechanizmus, kurie kontroliuoja šaknų augimo kampą. Tarp ištirtų molekulių buvo įrodyta, kad etileno hormonas vaidina lemiamą vaidmenį reguliuojant šoninių šaknų augimą, kurį iš dalies lemia baltymo kinazės, žinomos kaip CTR1, aktyvumas.

Mebendazolo ir etileno signalizacija

Wenrong He, pagrindinis tyrimo autorius, nustatė, kad molekulė, vadinama mebendazolu, veikia horizontalų šaknų augimą, sąveikaudama su etileno signalizacija. Šis atradimas rodo, kad etileno reguliavimas naujais junginiais gali pasiūlyti papildomų priemonių augalų šaknų augimui nukreipti.

CTR1 inhibitorius neigiamai blokuoja etileno signalizaciją, todėl šaknų sistema vystosi paviršutiniškiau. Suprasdami ir manipuliuodami šiuo signalizacijos keliu, mokslininkai turi naują įrankį, skirtą pagerinti šaknų sistemos gylį svarbiausiose kultūrose ir padėti padidinti dirvožemio anglies sekvestracijos pajėgumą.

Mokslininkų grupės tiria galimybę identifikuoti kitas molekules ar genus, kurie gali būti naudojami siekiant paskatinti gilesnį šaknų augimą, todėl augalai būtų atsparesni ekstremalioms klimato kaitos sąlygoms.

Pasak mokslininkų, vienas iš pagrindinių iššūkių yra rasti tikslias priemones, užtikrinančias, kad šaknų architektūros pokyčiai pagerintų augalų prisitaikymą ir nepadarytų neigiamo poveikio kitiems jų fiziologijos aspektams, pavyzdžiui, vaisių ar sėklų auginimui.

Ši pažanga taip pat yra integruota su anglies sekvestracijos dirvožemyje tyrimais. Geresnio šaknų augimo ir augalų, skatinančių anglies kaupimąsi dirvožemyje, naudojimo derinys gali turėti teigiamą poveikį tiek žemės ūkiui, tiek aplinkai.

Šiuo metu akivaizdu, kad augalų šaknų augimo kontrolė kartu su tvariomis žemės ūkio technikomis ir šaknų architektūros patobulinimais gali duoti didelės naudos tiek maisto gamyboje, tiek kovojant su klimato kaita. Naujausi atradimai apie ryšį tarp šaknų, anglies sekvestracijos ir augalų gebėjimo prisitaikyti prie stresinių sąlygų, tokių kaip sausra ir maistinių medžiagų trūkumas, atveria naujas duris spręsti vieną didžiausių mūsų laikų iššūkių.


Palikite komentarą

Jūsų elektroninio pašto adresas nebus skelbiamas. Privalomi laukai yra pažymėti *

*

*

  1. Atsakingas už duomenis: Miguel Ángel Gatón
  2. Duomenų paskirtis: kontroliuoti šlamštą, komentarų valdymą.
  3. Įteisinimas: jūsų sutikimas
  4. Duomenų perdavimas: Duomenys nebus perduoti trečiosioms šalims, išskyrus teisinius įsipareigojimus.
  5. Duomenų saugojimas: „Occentus Networks“ (ES) talpinama duomenų bazė
  6. Teisės: bet kuriuo metu galite apriboti, atkurti ir ištrinti savo informaciją.