Bariery korzeniowe: Klucz do symbiozy wiązania azotu ujawniony

Azot, kluczowy dla wzrostu roślin, skłania rośliny strączkowe, takie jak fasola i ciecierzyca, do adaptacji do gleb ubogich w azot. Tworzą one brodawki korzeniowe, w których znajdują się bakterie zdolne do pobierania azotu z powietrza. Te rhizobia otrzymują cukry od rośliny w zamian za związany azot. Badanie przeprowadzone przez Uniwersytet w Kolonii, Uniwersytet w Kopenhadze i Instytut Hodowli Roślin im. Maxa Plancka w Kolonii rzuciło światło na tę symbiozę. Opublikowane w Science, ich badania szczegółowo opisują istotną rolę barier korzeniowych w regulowaniu delikatnego metabolizmu między roślinami a bakteriami. Pas Caspary'ego, wodoodporna bariera w korzeniach roślin, działa jak strażnik, kontrolując przepływ wody i składników odżywczych do układu naczyniowego rośliny. Bariera ta rozwija się wraz z zewnętrznymi brodawkami. Tworzenie się tych brodawek jest również precyzyjnie regulowane: gdy brakuje azotu, korzenie wysyłają do liści sygnał alarmowy, peptyd CEP1, który następnie wzmacnia tworzenie się brodawek. Zespół badawczy odkrył, że pas Caspary'ego kontroluje powiązane szlaki sygnałowe. Badali oni roślinę strączkową Lotus japonicus. Kiedy naukowcy usunęli pas Caspary'ego, rośliny bardzo powoli tworzyły brodawki na glebie ubogiej w azot. Nie było to spowodowane nieszczelną barierą, ale dlatego, że nie był wytwarzany sygnał CEP1. Rośliny nie mogły wykryć i zareagować na niedobór azotu. Wewnątrz brodawek naukowcy znaleźli również zwartą wersję pasa Caspary'ego, regulującą wymianę między rośliną a bakteriami. Bez tej bariery cukier swobodnie przepływa z rośliny do brodawek. Powoduje to dalsze namnażanie się bakterii, ale nie wytwarzają one już związków azotu jako składników odżywczych dla rośliny. „Badanie dostarcza nowych informacji na temat interakcji między roślinami a mikrobami i ustanawia nowy system modelowy do badania, w jaki sposób korzystne partnerstwo może mieć miejsce w ograniczonej przestrzeni” – podsumowuje główny autor Tonni Grube Andersen. Według badaczy rośliny opracowały ten precyzyjnie dostrojony system kontroli, aby zapewnić, że partnerstwo pozostanie uczciwe.