_ Creșterea salinității solului: o nouă descoperire poate contribui la creșterea rezistenței culturilor

Salinarea face ca recoltele să eșueze pe tot globul. Plantele mor sau creșterea lor este oprită. Cercetătorii de la Wageningen University & Research (WUR) au descoperit că o proteină reglatoare locală încurajează creșterea rădăcinilor în solul salin, ceea ce permite plantei să se dezvolte în aceste condiții adverse.

Descoperirile au fost publicate în jurnalul The Plant Cell și formează o bază critică pentru cercetări ulterioare în dezvoltarea unor soiuri de culturi mai rezistente.

Aproape un sfert din toate terenurile agricole irigate sunt afectate de salinizare. Creșterea nivelului mării, creșterea secetei și creșterea temperaturilor agravează această problemă. Solul salin are un efect dăunător asupra dezvoltării rădăcinilor laterale, spune profesorul de fiziologie a plantelor Christa Testerink.

„Plantele au nevoie de rădăcini laterale pentru a absorbi apa și substanțele nutritive. Hormonul care reglează creșterea rădăcinilor laterale se numește auxină. . Sarea îngreunează capacitatea plantei de a recunoaște semnalele pe care le emite acest hormon, ceea ce face ca dezvoltarea rădăcinilor laterale să fie scurtă. Și mai puține rădăcini laterale înseamnă că sănătatea generală a plantei are de suferit", spune Testerink.

Cum se face asta. unele specii de plante sunt mai puțin afectate de stresul salinității decât altele? Pentru a răspunde la această întrebare, cercetătorii au analizat mecanismul molecular care determină dezvoltarea rădăcinilor în planta model Arabidopsis, cunoscută în mod obișnuit sub numele de creson thale.

Testerink spune: „Cercetări anterioare au arătat deja că proteina LBD16 servește ca un comutator. între hormonul vegetal auxină și dezvoltarea rădăcinilor laterale.LBD16 activează genele responsabile de dezvoltarea rădăcinilor laterale.În solul salin, te-ai aștepta ca funcționarea auxinei să devină afectată, dar te-ai aștepta să scadă și nivelurile proteinei LBD16. ."

Descoperită cale alternativă

În mod surprinzător, cercetările au arătat că funcționarea auxinei a fost redusă sever în cresonul thale într-un mediu salin, în timp ce nivelurile de LBD16 au crescut. Testerink afirmă: „Acest lucru sugerează o cale alternativă de conducere a proteinei, care permite plantei să producă în continuare, deși mai puține, rădăcini laterale în condiții saline. Am reușit să găsim această cale prin descoperirea unui alt activator, proteina ZAT6.

Cercetătorii au folosit învățarea automată în căutarea activatorului LBD16. Aalt-Jan van Dijk, cercetător la Bioinformatica grup, explică modul în care această metodă de calcul a contribuit. „Există zeci de mii de posibili candidați care ar putea reglementa LBD16 într-o plantă. Cauți un ac într-un car de fân. O căutare mai direcționată este posibilă prin predicții.

„Am alimentat un model de învățare automată cu date din factorii de transcripție din experimente. Modelul a folosit apoi modele pentru a prezice dacă un anumit factor de transcripție îl reglează sau nu pe altul. Acest lucru restrânge lista de posibili candidați. Efectuarea de teste experimentale ne-a permis să identificăm ZAT6 ca noul regulator pentru LBD16."

Combinarea datelor experimentale și a învățării automate este nouă în lumea cercetării plantelor, spune Van Dijk . Această abordare va fi continuată în proiectul de cercetare CropXR. „În CropXR, ne vom uni forțele cu universitățile din Utrecht, Delft și Amsterdam (UvA) în următorul deceniu privind cunoștințele și metodele fundamentale pentru dezvoltarea unor culturi mai rezistente.

„Vom folosi, printre alte metode, învățarea automată combinată cu modele mecaniciste. Acestea sunt modele care conțin cunoștințe despre procesele fiziologice și celulare subiacente și despre cauza și efectul. Predicțiile făcute de aceste modele pot fi apoi testate cu țintite. experimente”, afirmă Van Dijk.

În CropXR, accentul nu se pune atât pe salinizare, cât pe alte provocări rezultate din schimbările climatice, cum ar fi căldura și seceta, spune Testerink. „O altă lucrare, disponibilă în prezent doar ca preprint [pe bioRxiv], descrie studiul nostru asupra creșterii rădăcinilor la plantele supuse unei combinații de temperaturi calde și deficit de apă.

„Am descoperit mai mulți factori moleculari care joacă un rol important. . Dar, pentru a prezice modul în care plantele gestionează această combinație de factori de stres, este necesar un studiu mai amplu. În primii cinci ani ai proiectului CropXR, ne vom concentra pe Arabidopsis. În următorii cinci ani, vom aplica cunoștințele dobândite culturilor alimentare.

„Sperăm că acest lucru ne va permite să dezvoltăm soluții practicabile în colaborare cu partenerii din domeniu.”

(Fluierul)