Teadlased teevad avastust, mis võib suurendada taimede saagikust pärast fossiini tekkimist

Calling All Cars: Invitation to Murder / Bank Bandits and Bullets / Burglar Charges Collect (Mai 2019).

Anonim

Chapel Hilli Põhja-Carolina ülikooli teadlased on kindlaks määranud peamise geneetilise lüliti, mis aitab taimede juurtel ja selle sees elavatele pinnase bakteritele koguda piiratud ülemaailmse tarnega olulist toitaineid. Toitaine, fosfaat, muudab selle taime juurteks, aidates taimi suurendada oma saagikust.

Loodus 15. märtsil avaldatud teos tõstatab võimaluse, et probiootiline, mikroobide töötlemine taimede jaoks suurendab nende tõhusat fosfaadi kasutamist. Fosfaattaimede kasutamisel võib ohtu tipptaseme saavutamine - kui pakkumine ei vasta nõudlusele - ainult 30 aastat, mis võib vähendada saagikuse määra, sest maailma rahvastik tõuseb jätkuvalt ja globaalne soojenemine põhjustab põllukultuuri mis võib kahjustada ülemaailmset toiduainete pakkumist.

"Näeme täpselt, kuidas võti" valgu lülitamine ", PHR1, kontrollib reaktsiooni madalale fosfaadi tasemele, suurtele taime stressidele ja kontrollib ka taime immuunsüsteemi, " ütles Jeff Dangl, John N. Couch, eriline professor ja Howard Hughesi Meditsiiniinstituudi uurija. "Kui see taim on selle olulise toitaine jaoks rõhutatud, lülitatakse see oma immuunsüsteemi alla nii, et see võib keskenduda fosfaadi saastumisele pinnasest. Põhiliselt määrab taim oma prioriteedid raku tasandil."

Dangl, kes töötas koos pliiautoritega, doktorikraadiga teadlased Gabriel Castrillo ja Paulo José Pereira, Lima Teixeira, kraadiõppur Sur Herrera Paredes ja uurimistöö analüsaator Theresa F. Law leidis tõendeid, et mulla bakterid saavad kasutada seda kompromissi toitainete otsimise ja immuunsuse kaitse vahel, mis võib aidata luua sümbootilisi seoseid taimedega. Tundub, et bakterid suurendavad seda fosfaadireaktsiooni stressi, osaliselt lihtsalt konkureerides fosfaadiga, aga ka aktiivselt öeldes taim oma fosfaadi stressi reaktsiooni sisse lülitamisel.

Viimased taime bioloogia uuringud on olnud vihjeid taime fosfaadisisalduse ja immuunsüsteemi aktiivsuse seosest - suhe, mida mõned mikroobid võivad manipuleerida. Uues uuringus käsitles Dangl ja tema kolleegid seda suhet sügavamalt, kasutades Arabidopsis thaliana mutantide versioone, mis on pikka aega olnud taime bioloogia uurimise standardne "lab rott".

Ühes katses leidis Dangli meeskond, et Arabidopsis taimed, millel on PHR1 geeni mutantsed versioonid, ei muuda mitte ainult fosfaatresistentsuse reaktsioone, vaid on ka arendanud erinevad mikroobide kogukonnad oma juurtes ja nende ümber, kui neid kasvatatakse kohalikus Põhja-Carolina mulda. See juhtus isegi rikkalikult fosfaadikeskkonnas - kus fosfaadikonkurents ei oleks olnud tegur - vihjaks sellele, et taimedes toimuks midagi muud, et käivitada erinevate mikroobide kogukondade kasvu. Teadlased leidsid sarnaseid tulemusi, uurides PHR1-d, mis oli lähedalt seotud PHR1-ga sarnaste, kuid nõrgemate funktsioonidega.

Teises katses, laboratoori tingimustes, kolonistas teadlased steriilselt kasvatatud normaalsete Arabidopsis taimede juuri koos 35 bakteriliigiga, mis on eraldatud varem samast looduslikust mullast kasvatatud taimede juurtest. Nendes rekoloniseeritud taimedes suurenes fosfaadireostuse vastus madala fosfaadisisalduse korral.

Uurides veelgi, näitas meeskond, et PHR1 - ja tõenäoliselt vähemal määral PHL1 - ei aktiveerib mitte ainult fosfaadireaktsiooni stressi, vaid ka käivitab geeniekspressiooni mustri, mis vähendab immuunsust ja muudab seega hõlpsamaks elanike mikroobide ellu jääda.

Leiud viitavad sellele, et muldade eluruumide mikroobid on välja mõelnud, kuidas oma taimehuvilistega koos minna, vähemalt osaliselt, aktiveerides PHR1 / PHL1 immuunvastuse pärssimiseks neile. Dangl'i meeskond arvab, et need mikroobid võivad olla isegi vajalikud selleks, et taimed reageerivad tavapäraselt madala fosfaadiga tingimustele. Seejärel võiks see suhe - kasutades probiootilisi või sellega seotud põllukultuuride töötlemisviise - kasutada taimedel vähem fosfaate.

"Fosfaat on piiratud ressurss ja me ei kasuta seda väga tõhusalt, " ütles Dangl, kes on ka UNC Meditsiinikooli mikrobioloogia ja immunoloogia juhendaja. "Väetisena satub fosfaat veekogudesse, kus see võib kahjustada jõgede ja mere ökosüsteeme, oleks parem, kui saaksime kasutada fosfaati tõhusamal viisil."

menu
menu