Każde nasiono zaczyna się od prostego celu: dotrzeć do wody, zebrać składniki odżywcze i utrzymać się w pozycji pionowej. Pod powierzchnią, końcówki korzeni badają glebę, rozszerzając się w gałęzie, które utrzymują roślinę przy życiu. Naukowcy prześledzili moment, w którym te gałęzie pojawiają się w autofagii, szlaku recyklingu, który wielu kojarzy z korzyściami zdrowotnymi postu.
Naukowcy z Uniwersytetu w Kopenhadze zmapowali szlak w żywych siewkach. Zaobserwowali, że czynnik transkrypcyjny ARF7 znika i powraca w przewidywalnych falach, z których każda jest związana ze wzrostem hormonu wzrostu auksyny. „Post stał się popularny, ponieważ wydaje się mieć różnorodne działanie prozdrowotne u ludzi, ponieważ okresy bez jedzenia powodują, że organizm aktywuje procesy oczyszczania, aby pozbyć się różnych produktów odpadowych w komórkach” - wyjaśnia adiunkt Eleazar Rodriguez.
Proces opiera się na NBR1, znaczniku, który kieruje zużyte białka w kierunku wakuoli w celu rozkładu. Każde usunięcie ARF7 resetuje obwód sygnałowy, dzięki czemu może on ponownie zadziałać kilka godzin później. Kiedy autofagia zwalnia, ARF7 gromadzi się, wiadomości trwają długo, a korzeń traci swój zwykły rytm. Wzór przypomina rytmy okołodobowe, które kierują otwieraniem się liści, ale koncentruje się wyłącznie na budowaniu ukrytej połowy rośliny.
Grupa wyłączyła kluczowe geny autofagii, aby przetestować granice szlaku. Mutantowe siewki wytwarzały mniej korzeni bocznych i wchłaniały mniej wody. „Kiedy zakłóciliśmy autofagię rośliny, wszędzie były odpady i mogliśmy wykryć białko ARF7 wśród odpadów” - mówi Rodriguez. Mikroskopia ujawniła obrzęknięte wakuole pełne szczątków, co skutkowało rzadkim i nieefektywnym systemem korzeniowym.
Ponieważ zestaw narzędzi do recyklingu jest wspólny dla roślin kwitnących, odkrycia otwierają nowe możliwości dla hodowców i firm opracowujących mikrobiologiczne dodatki do gleby. Dostrajanie autofagii lub dostosowywanie znaczników NBR1 może pozwolić korzeniom na poszukiwanie wilgoci głębiej w glebie i wychwytywanie nawozu, zanim zostanie on wymyty, poprawiając plony bez dodatkowych nakładów. Na poletkach doświadczalnych w Danii testowane są już te pomysły w zmieniających się wzorcach opadów.