Πώς προσανατολίζονται οι ρίζες ενός φυτού; | Biology.gr

Πώς προσανατολίζονται οι ρίζες ενός φυτού;

    Όπως γνωρίζουμε όλοι τα φυτά εκτείνουν κάτω από την επιφάνεια του εδάφους ένα πολύ καλά οργανωμένο ριζικό σύστημα προκειμένου να αποκτούν πρόσβαση στο νερό και τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά του εδάφους. Το ριζικό σύστημα των φυτών είναι ένα πολύ προσαρμοστικό σύστημα, αφού υπάρχουν φυτά –όπως το φυτό Mesquite- που ζουν σε ερήμους και έχουν ριζικό σύστημα που φτάνει σε βάθος 50 μέτρων! Η δαιδαλώδης οργάνωση του συστήματος αυτού μπορεί να αποκαλυφθεί με εκσκαφή αλλά πρόκειται για μια δύσκολη και χρονοβόρα διαδικασία η οποία δε μας επιτρέπει να παρακολουθήσουμε την πορεία των αναπτυσσόμενων ριζών. Ένας άλλος τρόπος που χρησιμοποιούν μέχρι σήμερα οι επιστήμονες για να μελετήσουν την ανάπτυξη του ριζικού συστήματος είναι να αφήνουν το φυτό να αναπτυχθεί σε τεχνητό μέσο το οποίο είναι διαφανές για να επιτρέπει την παρατήρηση αλλά φυσικά απέχει αρκετά από το φυσικό περιβάλλον του φυτού.

   Ένα νέο εργαλείο απεικόνισης που κατασκευάστηκε από την ομάδα του Jose Dinneny  στο Carnegie Institution for Science  επιτρέπει στους ερευνητές να μελετήσουν την ανάπτυξη των ριζικών συστημάτων απευθείας στο χώμα και να ιχνηλατήσουν τους μοριακούς μηχανισμούς που καθοδηγούν αυτή την ανάπτυξη. Τα πρώτα αποτελέσματα της έρευνάς τους δημοσιεύονται στο περιοδικό eLife. «Έπρεπε να αναπτύξουμε μια διαφορετική προσέγγιση προκειμένου να οπτικοποιήσουμε τα περίπλοκα πρότυπα ανάπτυξης των ριζών ενός φυτού. Είχαμε υπόψη μας ότι η μέθοδος που θέλαμε να αναπτύξουμε όφειλε να μας επιτρέπει να αλλάζουμε διάφορες συνθήκες για να μπορούμε να βλέπουμε το ριζικό σύστημα φυτών σε διαφορετικά περιβάλλοντα και να προσομοιάζουμε παράγοντες στρες για τα φυτά, όπως είναι το χώμα σε περιόδους ανομβρίας» δηλώνει ο Jose Dinneny.

  Το σύστημα που έχουν αναπτύξει ονομάζεται GLO-Roots (Growth and Luminescence Observatory for Roots). Ουσιαστικά πρόκειται για μια πλατφόρμα που χρησιμοποιεί το φαινόμενο της βιο-φωταύγειας για να «βλέπει» την ανάπτυξη των ριζών και να αναλύει την «αρχιτεκτονική» του ριζικού συστήματος φυτών που αναπτύσσονται σε ειδικά κατασκευασμένα δοχεία με χώμα. Επίσης μπορούν να αναλύουν το προφίλ της γονιδιακής έκφρασης των ριζών χρησιμοποιώντας ένα λογισμικό που κατασκευάστηκε σε συνεργασία με τον Guillaume Lobet από το Πανεπιστήμιο της Liège .

Πώς όμως οι ρίζες των φυτών λάμπουν στο σκοτάδι ;

Αυτό γίνεται με κατασκευή διαγονιδιακών φυτών που εκφράζουν το ένζυμο «λουσιφεράση» -το οποίο υπάρχει φυσιολογικά στις πυγολαμπίδες- και κάνει τις ρίζες να λάμπουν στο σκοτάδι, μέσα στο χώμα. Ειδικές κάμερες ανιχνεύουν το φως που εκπέμπεται από τις ρίζες και επιτρέπουν στους ερευνητές να βλέπουν ξεκάθαρα το δίκτυο των ριζών μέσα στο χώμα. Χρησιμοποιώντας πολλών ειδών λουσιφεράσες που εκπέμπουν σε διαφορετικά μήκη κύματος οι ερευνητές κατάφεραν να παρακολουθούν ταυτόχρονα την αρχιτεκτονική του ριζικού συστήματος και την έκφραση συγκεκριμένων γονιδίων.

tumblr_mjtrhtmk8b1qifjido1_500

  «Οι ρίζες αναπτύσσονται σαν να ακολουθούν συγκεκριμένα μονοπάτια, περίπου όπως οι νευρώνες, και πρέπει να αποφασίσουν προς ποια κατεύθυνση να στραφούν κάθε φορά και πότε να διακλαδιστούν. Αυτό επηρεάζεται από την ποιότητα του χώματος και το πού βρίσκεται το νερό και τα θρεπτικά συστατικά. Η ικανότητά μας να ιχνηλατήσουμε τη γονιδιακή έκφραση χρησιμοποιώντας το GLO-Roots μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε τους μηχανισμούς που βρίσκονται πίσω από τέτοιου είδους αποφάσεις», εξηγεί ο Dinneny. Η ομάδα του χρησιμοποίησε το GLO-Roots για να μελετήσει την απόκριση των ριζών σε περιβαλλοντικούς παράγοντες στρες, στο πλαίσιο της βιώσιμης γεωργικής ανάπτυξης. Η κατανόηση του πώς η αρχιτεκτονική του ριζικού συστήματος   διαφοροποιείται ανάλογα με τους περιβαλλοντικούς παράγοντες θα μας επιτρέψει να καταλάβουμε πώς τα φυτά προσαρμόζονται στο περιβάλλον τους και ποιοι βιοχημικοί και γενετικοί μηχανισμοί κρύβονται από πίσω.

fireflyprote

Μια σύνθετη εικόνα ενός αναπτυσσόμενου διαγονιδιακού φυτού του είδους Αrabidopsis thaliana, Credit: Rubén RéllanlvarezΠερισσότεραhttp://phys.org/news/2015-08-firefly-protein-enables-visualization-roots.html#jCp

  Τα ευρήματα της ομάδας θα είναι κυρίως χρήσιμα στο να κατανοήσουμε πώς τα φυτά επιβιώνουν σε περιόδους ξηρασίας. Το σύστημα του GLO-Roots επέτρεψε στον Dinneny και στην ομάδα του να ιχνηλατήσουν ταυτόχρονα το ρυθμό και την κατεύθυνση της αύξησης δεκάδων ακρόριζων και να τα συσχετίσουν με την διαθέσιμη ποσότητα νερού γύρω από τις ρίζες. Ο Ruben Rellan-Alvarez, επικεφαλής μεταδιδακτορικός ερευνητής της μελέτης και σήμερα επίκουρος καθηγητής στο  LANGEBIO  βρήκε ότι προσομοιάζοντας τις συνθήκες ξηρασίας οι ρίζες ωθούνταν σε μεγαλύτερο βάθος σε αναζήτηση άλλων πηγών νερού. «Αυτό το project συνδυάζει δύο βασικές δυνατότητες που υποστηρίζει το Carnegie Institution for Science, την ανάπτυξη προηγμένων εργαλείων απεικόνισης και την κατανόηση του πώς τα φυτά εγκλιματίζονται στο περιβάλλον τους. Η μελέτη μας δείχνει ότι οι ρίζες επιστρατεύουν πολλά τρικ που επιτρέπουν την αποτελεσματική ανάκτηση της απαραίτητης ποσότητας νερού απ’ το περιβάλλον», δήλωσε ο Rellan-Alvarez.

  Το GLO-Roots θα συνεισφέρει στο χαρακτηρισμό των γενετικών μονοπατιών που καθιστούν αποτελεσματική την εξερεύνηση του χώματος, γεγονός το οποίο θα οδηγήσει στην ανάπτυξη στρατηγικών για βιώσιμες και ανθεκτικές στην ξηρασία γεωργικές καλλιέργειες.

Print Friendly, PDF & Email
ΚΟΙΝΟΠΟΙΗΣΗ

Αφήστε ένα σχόλιο

4 × five =

Εγγραφείτε στο Newsletter μας!

Μείνετε ενήμεροι για νέα και άρθρα μας.

Χρησιμοποιούμε cookies για να σας προσφέρουμε καλύτερη εμπειρία στο διαδίκτυο. Συμφωνώντας, αποδέχεστε τη χρήση των cookies σύμφωνα με την Πολιτική Cookies.

Privacy Settings saved!
Ρυθμίσεις Απορρήτου

Όταν επισκέπτεστε μία ιστοσελίδα, μπορεί να λάβει κάποιες βασικές πληροφορίες από τον browser σας, κατά βάση υπό τη μορφή cookies. Εδώ μπορείτε να ρυθμίσετε τη συγκατάθεσή σας σε όλα αυτά.

Αυτά τα cookies είναι απαραίτητα για να λειτουργήσει ο ιστότοπος και δεν μπορεί να απενεργοποιηθεί στα συστήματά μας.

Χρησιμοποιούμε το WooCommerce ως σύστημα αγορών. Για επεξεργασία καλαθιού και παραγγελίας θα αποθηκευτούν 2 cookies. Αυτά τα cookies είναι απολύτως απαραίτητα και δεν μπορούν να απενεργοποιηθούν.
  • woocommerce_cart_hash
  • woocommerce_items_in_cart

Για τη χρήση αυτού του ιστότοπου χρησιμοποιούμε τα παρακάτω cookies που απαιτούνται από τεχνική άποψη
  • wordpress_test_cookie
  • wordpress_logged_in_
  • wordpress_sec

Χρησιμοποιούμε το WooCommerce ως σύστημα αγορών. Για επεξεργασία καλαθιού και παραγγελίας θα αποθηκευτούν 2 cookies. Αυτά τα cookies είναι απολύτως απαραίτητα και δεν μπορούν να απενεργοποιηθούν.
  • woocommerce_cart_hash
  • woocommerce_items_in_cart

Απορρίψη όλων των υπηρεσιών
Δέχομαι όλες τις υπηρεσίες