Para ilmuwan mengungkapkan transportasi nutrisi searah pada akar, membuka jalan baru untuk meningkatkan ketahanan tanaman terhadap stres kekeringan.
Tanaman mengangkut air dan nutrisi dari lingkungannya melalui pori -pori khusus. Para peneliti di Universitas Jenewa telah menjelaskan mekanisme yang sedikit diketahui tetapi penting untuk fungsi tanaman yang tepat: arah transportasi nutrisi di akar. Tim menunjukkan bahwa transportasi ini menjadi searah ketika akar berkembang. Penemuan ini menyoroti peran sentral dari pori -pori yang menghubungkan sel -sel tanaman dan membuka perspektif baru untuk meningkatkan ketahanan tanaman terhadap tekanan air. Temuan ini diterbitkan dalam jurnal Tanaman molekuler.
Akar memainkan peran penting dalam penyerapan air dan nutrisi, yang sangat penting untuk pertumbuhan tanaman, pengembangan, reproduksi, dan produktivitas – terutama dalam tanaman yang menarik minat agronomi. Air dan nutrisi dari tanah sekitarnya pertama kali secara aktif diserap oleh lapisan akar terluar, epidermis. Dari sana, mereka harus melewati beberapa lapisan konsentris sel untuk mencapai jaringan pembuluh darah pusat, yang mendistribusikan unsur -unsur ini di seluruh tanaman melalui getah.
Meskipun ini telah diajarkan secara luas, mekanisme ini tidak pernah terbukti secara langsung.
Lapisan -lapisan akar ini diatur menjadi struktur yang berbeda: epidermis, korteks, endodermis, dan jaringan pembuluh darah. Selama lebih dari seabad, para ilmuwan telah berasumsi bahwa air dan nutrisi melintasi lapisan -lapisan ini melalui pori -pori mikroskopis PlasmodesMata yang menghubungkan sel -sel tanaman dan membentuk saluran untuk pertukaran molekul. “Meskipun ini telah diajarkan secara luas, itu tidak pernah terbukti secara langsung. Kami ingin menguji asumsi ini secara eksperimental,” jelas Marie Barberon, profesor di Departemen Ilmu Tanaman di Fakultas Sains Universitas Jenewa.
Asumsi yang ditantang
Laboratorium Profesor Barberon menyelidiki bagaimana penyerapan nutrisi diatur selama pengembangan akar dan diferensiasi sel. Menggunakan molekul fluoresen kecil (GFP – protein fluoresen hijau), tim dapat melacak bagaimana zat bepergian melalui plasmodesmata Arabidopsis thalianaspesies tanaman model. Pada akar muda, di mana sel belum sepenuhnya terspesialisasi (misalnya, sebelum jaringan vaskular terbentuk), molekul GFP dapat dengan bebas bergerak di kedua arah – dari lapisan luar ke lapisan dalam dan sebaliknya.
“Tetapi pada akar dewasa, kami menemukan bahwa transportasi menjadi searah – secara ketat dari pinggiran ke kapal tengah,” jelas Léa Jacquier, peneliti di laboratorium Marie Barberon dan penulis pertama penelitian ini. Molekul GFP yang ditempatkan di lapisan luar kemudian ditemukan di jaringan yang lebih dalam, tetapi tidak pernah sebaliknya. “Ini tidak terduga, tetapi kemungkinan mencerminkan sistem yang dioptimalkan yang memastikan sumber daya penting secara efisien mencapai jaringan pembuluh darah,” tambah Celeste Fiorenza, kandidat PhD di laboratorium Marie Barberon dan rekan penulis penelitian.
Tanaman mutan dengan resistensi kekeringan yang lebih baik
Untuk memahami apa yang mengendalikan transportasi satu arah ini, para ilmuwan mencari mutan genetik yang akan memungkinkan gerakan dua arah. Mereka mengidentifikasi mutan, disebut wijenyang plasmodesmata -nya melebar secara tidak normal. Ini menunjukkan bahwa ukuran pori-pori ini adalah kunci untuk memastikan aliran satu arah. Ketika wijen Mutan hanya menunjukkan cacat nutrisi kecil di bawah kondisi pertumbuhan yang optimal, mereka jauh lebih tangguh selama kekeringan. Setelah dua minggu tanpa air, hanya beberapa tanaman normal yang melanjutkan pertumbuhan saat rewatering – tetapi sebagian besar wijen Tanaman pulih dengan kuat.
“Kami belum tahu persis bagaimana tanaman ini mengatasi kekeringan yang lebih baik,” kata Marie Barberon, “tetapi temuan kami menunjukkan bahwa memahami mekanisme transportasi antar sel dapat menyebabkan tanaman yang menyerap nutrisi dengan lebih efisien atau menahan tekanan air – masalah penting bagi pertanian dalam menghadapi perubahan iklim.”
Penelitian ini diterbitkan di
Tanaman molekuler
Doi: 10.1016/j.molp.2025.07.004
