Кореневі бар'єри: Розкрито ключ до симбіозу фіксації азоту

Азот, важливий для росту рослин, змушує бобові, такі як квасоля та нут, адаптуватися до бідних на азот ґрунтів. Вони утворюють кореневі бульбочки, в яких містяться бактерії, здатні витягувати азот з повітря. Ці ризобії отримують цукри від рослини в обмін на фіксований азот. Дослідження, проведене Кельнським університетом, Копенгагенським університетом і Інститутом селекції рослин Макса Планка в Кельні, пролило світло на цей симбіоз. Опубліковане в журналі Science, їхнє дослідження детально описує життєво важливу роль кореневих бар'єрів у регулюванні делікатного метаболізму між рослинами та бактеріями. Поясок Каспарі, водонепроникний бар'єр у корінні рослин, діє як воротар, контролюючи потік води та поживних речовин у судинну систему рослини. Цей бар'єр розвивається разом із зовнішніми бульбочками. Формування цих бульбочок також ретельно регулюється: коли азоту не вистачає, коріння надсилає тривожний сигнал, пептид CEP1, до листя, яке потім посилює утворення бульбочок. Дослідницька група виявила, що поясок Каспарі контролює пов'язані сигнальні шляхи. Вони вивчали бобову рослину Lotus japonicus. Коли вчені видалили поясок Каспарі, рослини дуже повільно утворювали бульбочки на бідному на азот ґрунті. Це було пов'язано не з протікаючим бар'єром, а з тим, що не вироблявся сигнал CEP1. Рослини не могли виявити та реагувати на дефіцит азоту. Всередині бульбочок дослідники також виявили компактну версію пояска Каспарі, що регулює обмін між рослиною та бактеріями. Без цього бар'єру цукор вільно надходить з рослини в бульбочки. Це призводить до подальшого розмноження бактерій, але вони більше не виробляють азотні сполуки як поживні речовини для рослини. «Дослідження надає нове розуміння того, як рослини та мікроби взаємодіють, і створює нову модельну систему для дослідження того, як вигідне партнерство може відбуватися в обмеженому просторі», — підсумовує провідний автор Тонні Грубе Андерсен. За словами дослідників, рослини розробили цю точно налаштовану систему контролю, щоб забезпечити справедливість партнерства.