すべての種子は、水を求めて到達し、栄養素を収集し、直立を保つという単純な目標から始まります。地表の下では、根の先端が土壌を探索し、植物を生かし続ける枝に伸びています。研究者たちは現在、これらの枝が現れる瞬間を、多くの人が断食の健康上の利点と関連付けるリサイクル経路であるオートファジーまで追跡しています。
コペンハーゲン大学の科学者たちは、生きた苗の経路をマッピングしました。彼らは、転写因子ARF7が予測可能な波で消えたり戻ったりするのを観察しました。それぞれの波は、成長ホルモンであるオーキシンの急増に関連していました。 「断食は、食物のない期間が体内の細胞内のさまざまな老廃物を取り除くための洗浄プロセスを活性化させるため、人間にさまざまな健康促進効果をもたらすように見えるため、人気が高まっています」と、助教授のエレザール・ロドリゲスは説明します。
このプロセスは、使用済みのタンパク質を分解のために液胞に導くタグであるNBR1に依存しています。ARF7を除去するたびに、シグナル回路がリセットされ、数時間後に再び発火できるようになります。オートファジーが遅くなると、ARF7が蓄積し、メッセージが長くなり、根は通常の律動を失います。このパターンは、葉の開口部を誘導する概日リズムに似ていますが、植物の隠された半分を構築することのみに焦点を当てています。
グループは、経路の限界をテストするために、主要なオートファジー遺伝子を無効にしました。突然変異体の苗は、側根の生産量が少なく、吸収する水分も少なくなりました。 「植物のオートファジーを破壊したとき、いたるところに廃棄物があり、廃棄物の中にARF7タンパク質を検出することができました」とロドリゲスは言います。顕微鏡検査では、破片でいっぱいの腫れた液胞が明らかになり、まばらで非効率的な根系になりました。
リサイクルツールキットは顕花植物間で共有されているため、この発見は、育種家や微生物土壌添加剤を開発する企業に新たな選択肢を開きます。オートファジーを調整したり、NBR1タグを調整したりすることで、根が土壌の奥深くまで水分を追求し、肥料が洗い流される前に捕捉できるようになり、追加の投入なしで収穫量を改善できます。デンマークのパイロット区画では、変化する降雨パターン下でこれらのアイデアがすでにテストされています。