Mikrobno koreninjenje

Med koreninskim sistemom rastlin in mikroorganizmi se vzpostavlja veliko različnih interakcij. Na misel pridejo bakterije, ki vežejo dušik ter naseljujejo koreninski sistem. Odnosi, ki se vzpostavljajo med koreninami in mikrobi, pomagajo rastlinam predvsem pri privzemu vode in hranil. Znano je tudi, da rastlinski mikrobiom vpliva na rast korenin, na primer mikorizne glive spodbujajo razvoj stranskih korenin. Raziskovalno skupino je zanimalo, s katerimi mehanizmi mikroorganizmi spodbujajo rast stranskih korenin. Študijo so objavili v The Proceedings of the National Academy of Sciences.

 

Mikrobno-rastlinsko interakcijo v koreninskem sistemu je znanstvena ekipa preučevala na modelnem organizmu Arabidopsis thaliana, navadnem repnjakovcu. Na začetku so preverili, ali bakterijski sevi, ki se nahajajo v okoliških tleh zdrave rastline, spodbudijo rast stranskih korenin. Za kar 89 odstotkov od skoraj 400 različnih bakterijskih sevov se je izkazalo, da vsaj v neki meri vplivajo na razvoj korenin; največ sevov bakterij pa je spodbudilo stransko rast korenin. 

 

Rast stranskih korenin v zemlji brez mikrobov spodbuja rastlinski hormon avksin. Z nadaljnjimi poskusi so raziskovalci izključili možnost, da razvejanja korenin rastlin, ki uspevajo z bakterijami, uravnava avksinska signalna pot. V enem izmed poskusov so izbrane bakterijske seve nacepili na koreninski sistem več mutantnih rastlin repnjakovca – te so imele okvarjeno regulatorno pot – in ene običajne. Opazili so, da so bakterije kljub okvarjeni signalni poti spodbudile rast koreninskega tkiva, ki se bo v nadaljevanju oblikovalo v stranske korenine. 

 

S transkriptomsko analizo so raziskovalci iskali novo signalizacijsko pot. Primerjali so izražene gene mutantih rastlin in divjega tipa repnjakovca. Med izraženimi geni so opazili več takih, ki so povezani z rastlinskim hormonom etilenom, sicer poznanim kot plin, ki pospeši proces zorenja sadja. Ti so se v več kot pol primerih izražali skupaj z geni za rast korenin. Znanstvena ekipa je zato sklepala, da obstaja alternativna regulatorna pot za rast stranskih korenin, ki je vezana na etilen.

 

Opaženo signalno pot so potrdili tako z nadaljnjo analizo izraženih genov kot tudi s ponovitvijo poskusa na rastlini Selaginella iz skupine praprotnic. 

 

Razraslost koreninskega sistema rastlinam omogoča večjo prilagodljivost na spremembe v okolju. Pri razraščanju korenin pa jim, kot je uspela pokazati znanstvena skupina, pomagajo tudi mikrobi. Več neodvisnih regulatornih mehanizmov, ki uravnavajo razvoj stranskih korenin, tako poveča plastičnost koreninskega sistema. Raziskovalna skupina predvideva, da bodo izsledki uporabni na področju agronomije; na primer za pomoč pri koreninjenju rastlin v tleh s pomanjkanjem hranil.

 

ZbritOFF je pripravila Klara.

 

 

Naslovna slika: prirejena po sliki Gordona Johnsona in slike root structure avtorja kenyee