Кожне насіння починається з простої мети: досягти води, зібрати поживні речовини та залишатися у вертикальному положенні. Під поверхнею кінчики коренів досліджують ґрунт, розширюючись у гілки, які підтримують життя рослини. Дослідники зараз простежили момент, коли ці гілки з'являються до аутофагії, шляху переробки, який багато хто пов'язує з користю для здоров'я від голодування.
Вчені з Копенгагенського університету склали карту цього шляху в живих саджанцях. Вони спостерігали, як фактор транскрипції ARF7 зникає та повертається передбачуваними хвилями, кожна з яких пов'язана зі сплеском гормону росту ауксину. «Голодування стало популярним, оскільки воно, здається, має різноманітні оздоровчі ефекти на людину, оскільки періоди без їжі змушують організм активувати процеси очищення, щоб позбутися різних відходів у клітинах», — пояснює доцент Елеазар Родрігес.
Процес покладається на NBR1, мітку, яка направляє використані білки до вакуолі для розщеплення. Кожне видалення ARF7 перезавантажує сигнальний контур, щоб він міг знову спрацювати через кілька годин. Коли аутофагія сповільнюється, ARF7 накопичується, повідомлення тривають довго, і корінь втрачає свій звичайний ритм. Ця модель нагадує циркадні ритми, які керують відкриттям листя, але зосереджується виключно на побудові прихованої половини рослини.
Група вимкнула ключові гени аутофагії, щоб перевірити межі цього шляху. Мутантні саджанці утворювали менше бічних коренів і вбирали менше води. «Коли ми порушили аутофагію рослини, всюди були відходи, і ми могли виявити білок ARF7 серед відходів», — каже Родрігес. Мікроскопія виявила набряклі вакуолі, повні сміття, що призвело до рідкісної та неефективної кореневої системи.
Оскільки набір інструментів для переробки є спільним для квіткових рослин, ці висновки відкривають нові можливості для селекціонерів і компаній, які розробляють мікробні ґрунтові добавки. Налаштування аутофагії або регулювання міток NBR1 може дозволити корінням шукати вологу глибше в ґрунті та захоплювати добрива до того, як їх змиє, покращуючи врожай без додаткових витрат. Пілотні ділянки в Данії вже тестують ці ідеї в умовах мінливих режимів дощів.