Корневые барьеры: раскрыт ключ к симбиозу фиксации азота

Азот, имеющий решающее значение для роста растений, заставляет бобовые, такие как фасоль и нут, адаптироваться к почвам, бедным азотом. Они образуют корневые клубеньки, в которых обитают бактерии, способные извлекать азот из воздуха. Эти ризобии получают сахара от растения в обмен на фиксированный азот. Исследование, проведенное Университетом Кельна, Университетом Копенгагена и Институтом селекции растений Макса Планка в Кельне, пролило свет на этот симбиоз. В своей работе, опубликованной в журнале Science, они подробно описывают жизненно важную роль корневых барьеров в регулировании тонкого метаболизма между растениями и бактериями. Полоска Каспари, водонепроницаемый барьер в корнях растений, действует как привратник, контролируя поток воды и питательных веществ в сосудистую систему растения. Этот барьер развивается параллельно с внешними клубеньками. Образование этих клубеньков также тщательно регулируется: когда азота не хватает, корни посылают сигнал тревоги, пептид CEP1, к листьям, которые затем усиливают образование клубеньков. Исследовательская группа обнаружила, что полоска Каспари контролирует связанные сигнальные пути. Они изучили бобовое растение Lotus japonicus. Когда ученые удалили полоску Каспари, растения очень медленно образовывали клубеньки на бедной азотом почве. Это было связано не с протекающим барьером, а с тем, что не производился сигнал CEP1. Растения не могли обнаружить дефицит азота и отреагировать на него. Внутри клубеньков исследователи также обнаружили компактную версию полоски Каспари, регулирующую обмен между растением и бактериями. Без этого барьера сахар свободно поступает из растения в клубеньки. Это приводит к дальнейшему размножению бактерий, но они больше не производят азотные соединения в качестве питательных веществ для растения. «Исследование дает новое представление о том, как взаимодействуют растения и микробы, и создает новую модельную систему для изучения того, как может происходить взаимовыгодное партнерство в ограниченном пространстве», — резюмирует ведущий автор Тонни Грубе Андерсен. По словам исследователей, растения разработали эту точно настроенную систему контроля, чтобы гарантировать, что партнерство останется справедливым.