打破根系生長的分子

根對獲取水和養分，固著于地面以及與土壤中的微生物相互作用和交流至關重要。較長的根使植物能夠到達更深，更潮濕的土壤層，例如在干旱期間。根部較淺且根毛多的根有利于吸收磷，因為磷主要存在于上層土壤中。

魏恩史蒂芬TUM生命科學學院植物遺傳學教授Caroline Gutjahr和她的團隊發現了影響植物根系生長的新激素相互作用。

為什么有些植物的根長毛而另一些的根短

Caroline Gutjahr說：“我們發現SMAX1蛋白可作為乙烯生產的分子斷裂。” 乙烯是一種植物激素，被認為可以觸發或加速許多水果和蔬菜的成熟，但它也可以觸發植物中的其他過程。如果植物產生的氣體激素較少，則刺激植物生長長根和短根毛。

抑制因子“ SMAX1”可以通過激活所謂的karrikin信號通路來去除，該信號通路是由另一種激素觸發的。這會開啟乙烯的生產，導致短的初生根和細長的根毛。

這是科學家第一次成功地識別和理解由karrikin信號傳導途徑開啟的分子過程，并展示了一種分子機制，該信號傳導途徑可調節植物的發育過程。

根部較淺且根毛多的根有利于吸收磷，因為磷主要存在于上層土壤中。圖片來源：Kartikye Varshney / TUM

植物多樣性也反映在分子機制中

“令人驚訝的是，這種機制對我們進行研究的豆類，豌豆，扁豆和小扁豆的典范植物豆科植物蓮has的根產生了重大影響，”古塔爾說。

相比之下，研究小組觀察到與甘藍植物有關的另一種模式植物擬南芥或擬南芥的根中的影響要弱得多。

研究人員總結說：“這表明植物的多樣性不僅反映在植物的外觀上，還反映在其分子觸發因素對生長的影響上。”

改善根系生長與植物育種的相關性

這位科學家解釋說：“如果我們更精確地了解在分子水平上如何調節根系的生長并與環境刺激相協調，那么我們就能種植出能夠更好地應對不利環境條件并因此即使在壓力下也能獲得產量的作物。”

這就是為什么她的研究小組現在正在研究已確定的激素信號傳導途徑(karrikin和乙烯信號傳導)對不同環境條件的反應的原因。他們希望發現這兩種信號傳導途徑如何與傳感器協同工作，從而使植物能夠感知各種環境影響，從而調節根系生長，從而有利于植物的生存和產量。