สล็อตแตกง่าย เครือข่ายใต้ดินที่ซ่อนอยู่ของรากพืชงูผ่านดินเพื่อหาสารอาหารและน้ำ คล้ายกับหนอนค้นหาอาหาร กระนั้น กลไกทางพันธุกรรมและโมเลกุลที่ควบคุมส่วนใดของรากดินที่สำรวจยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด ตอนนี้นักวิจัยของสถาบัน Salk ได้ค้นพบยีนที่กำหนดว่ารากจะเติบโตลึกหรือตื้นในดินนอกจากนี้ ผลการวิจัยที่ตีพิมพ์ในCellเมื่อวันที่ 11 กรกฎาคม 2019
จะช่วยให้นักวิจัยสามารถพัฒนาพืชที่สามารถช่วยต่อสู้
กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการHarnessing Plants Initiativeของ Salk ความคิดริเริ่มนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อปลูกพืชที่มีรากที่แข็งแรงและลึกกว่า ซึ่งสามารถกักเก็บคาร์บอนในปริมาณที่เพิ่มขึ้นไว้ใต้ดินได้นานขึ้น เพื่อลด CO 2ในบรรยากาศ ความคิดริเริ่มของ Salk จะได้รับมากกว่า35 ล้านเหรียญจากบุคคลและองค์กรมากกว่า 10 แห่งผ่าน The Audacious Projectเพื่อสานต่อความพยายามนี้
รองศาสตราจารย์ Wolfgang Buschผู้เขียนอาวุโสในรายงานฉบับนี้และเป็นสมาชิกของ Plant Molecular and Cellular Biology Laboratory ของ Salk กล่าวว่า “เรารู้สึกตื่นเต้นอย่างเหลือเชื่อกับการค้นพบครั้งแรกนี้ในการบรรลุเป้าหมายของ Harnessing Plants Initiative” ห้องปฏิบัติการชีววิทยา. “การลดระดับ CO 2 ในบรรยากาศ เป็นหนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ในยุคของเรา และโดยส่วนตัวแล้วมันมีความหมายมากสำหรับฉันที่จะทำงานเพื่อแก้ปัญหา”
ในงานชิ้นใหม่นี้ นักวิจัยได้ใช้แบบจำลองพืชทะเลเครส ( Arabidopsis thaliana ) เพื่อระบุยีนและตัวแปรที่ควบคุมวิธีที่ออกซิน ซึ่งเป็นฮอร์โมนที่เป็นปัจจัยสำคัญในการควบคุมสถาปัตยกรรมระบบราก แม้ว่าออกซินจะมีอิทธิพลต่อการเจริญเติบโตของพืชในเกือบทุกด้าน แต่ก็ไม่ทราบว่าปัจจัยใดที่มีผลต่อสถาปัตยกรรมของระบบรากโดยเฉพาะ
ต้นพันธุ์ Arabidopsis thaliana ธรรมดาที่มีสถาปัตยกรรมระบบรากตื้น ขวา: Arabidopsis thaliana กลายพันธุ์ แสดงสถาปัตยกรรมระบบรูทที่ลึกกว่า [รากมีสีเหลืองในภาพเพื่อให้มองเห็นได้ชัดเจนขึ้น]
(ภาพ: สถาบัน Salk)
“เพื่อให้มองเห็นการเจริญเติบโตของรากได้ดีขึ้น ฉันได้พัฒนาและเพิ่มประสิทธิภาพวิธีการใหม่ในการศึกษาระบบรากพืชในดิน” ผู้เขียนคนแรก Takehiko Ogura นักวิจัยดุษฎีบัณฑิตในห้องปฏิบัติการ Busch กล่าว “รากของ A. thaliana นั้นเล็กอย่างไม่น่าเชื่อ ดังนั้นพวกมันจึงมองเห็นได้ไม่ง่ายนัก แต่ด้วยการผ่าครึ่งต้น เราสามารถสังเกตและวัดการกระจายของรากในดินได้ดีขึ้น”
ทีมงานพบว่ายีนหนึ่งตัวที่เรียกว่าEXOCYST70A3ควบคุมสถาปัตยกรรมของระบบรูทโดยตรงโดยควบคุมเส้นทางออกซินโดยไม่รบกวนเส้นทางอื่น EXOCYST70A3ทำสิ่งนี้โดยส่งผลต่อการกระจายของ PIN4 ซึ่งเป็นโปรตีนที่ทราบว่ามีอิทธิพลต่อการขนส่งออกซิน เมื่อนักวิจัยเปลี่ยนแปลง ยีน EXOCYST70A3พวกเขาพบว่าการวางแนวของระบบรากเปลี่ยนไปและรากงอกลึกลงไปในดินมากขึ้น
“ระบบชีวภาพมีความซับซ้อนอย่างไม่น่าเชื่อ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากที่จะเชื่อมโยงกลไกระดับโมเลกุลของพืชกับการตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อม” Ogura กล่าว “โดยการเชื่อมโยงว่ายีนนี้มีอิทธิพลต่อพฤติกรรมของรากอย่างไร เราได้เปิดเผยขั้นตอนสำคัญในการปรับตัวของพืชให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงผ่านวิถีออกซิน”
นอกเหนือจากการช่วยให้ทีมสามารถพัฒนาพืช
ที่สามารถเติบโตระบบรากที่ลึกขึ้นเพื่อกักเก็บคาร์บอนได้มากขึ้นในท้ายที่สุด การค้นพบนี้ยังช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่าพืชจัดการกับความแปรปรวนตามฤดูกาลของปริมาณน้ำฝนได้อย่างไร และจะช่วยให้พืชปรับตัวเข้ากับสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงได้อย่างไร
“เราหวังว่าจะใช้ความรู้นี้เกี่ยวกับวิถีออกซินเพื่อค้นพบส่วนประกอบเพิ่มเติมที่เกี่ยวข้องกับยีนเหล่านี้และผลกระทบต่อสถาปัตยกรรมระบบราก” Busch กล่าวเสริม “สิ่งนี้จะช่วยให้เราสร้างพืชผลที่ดีขึ้นและปรับตัวได้มากขึ้น เช่น ถั่วเหลืองและข้าวโพด ที่เกษตรกรสามารถเติบโตเพื่อผลิตอาหารมากขึ้นสำหรับประชากรโลกที่กำลังเติบโต”
ผู้เขียนคนอื่นๆ ได้แก่ Santosh B. Satbhai of Salk พร้อมด้วย Christian Goeschl, Daniele Filiault, Madalina Mirea, Radka Slovak และ Bonnie Wolhrab จากสถาบัน Gregor Mendel ในออสเตรีย
งานนี้ได้รับการสนับสนุนโดยเงินทุนจากสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งออสเตรียผ่านสถาบัน Gregor Mendel พร้อมด้วยทุนจากกองทุนวิทยาศาสตร์แห่งออสเตรีย (FWF I2377-B25) และเงินทุนจากสถาบัน Salk เพื่อการศึกษาทางชีววิทยา
ที่มา: สถาบันซอล์ค สล็อตแตกง่าย
