Szélesebb, hosszabb, hatékonyabb gyökerek

Hogyan lehet segíteni, hogy a gabona gyökerei hatékonyabban megtalálják és felszívják a vizet és a tápanyagot? Erre a kérdésre keresi a választ egy futureroots nevű európai kutatási projekt.

A különböző mértékben nedves és különböző tápanyagtartalmú talajokon nevelt mintákat egy óriási CT-szkennerrel vizsgálják.

- Tízezer évig úgy nemesítettünk gabonát, hogy a növény föld feletti részeit figyeltük – magyarázza a projekt koordinátora, Malcolm Bennett növénybiológus. – De azt akarjuk, hogy a kultúrnövények víz- és tápanyafelhasználása hatékonyabb legyen, és ehhez elsősorban azt kell figyelni, hogyan nőnek a gyökerek, tehát a növények rejtett részét kell feltárni.

A nottinghami egyetemen különböző – emberi gyógyításban is használt – képalkotó technikákkal vizsgálják, hogyan fejlődik a különböző növényfajok gyökerinek szerkezete.

- Az elmúlt öt évben egy ilyen képalkotó eljárás egy óráról tíz percre rövidült – magyarázza Craig Sturrock talajbiológus. – Ha ez az idő még kevesebb lesz, akkor a gyökér-növekedés még dinamikusabb folyamatait figyelhetjük meg.

A CT-vel rögzített képek alapján számítógépes modellek készülnek: ezekből meg lehet mondani, hogyan növekednek a gyökerek adott talajviszonyok között.

- Most egyszerre több gyökeret látunk egyetlen képen – mutatja az euronews stábjának Tony Pridmore informatikai szakember. – Mepróbáljuk ezeket szétválasztani azért, hogy lássuk, hogyan hatnak egymásra a föld alatt. De készíthetünk sorozatfelvételt is, amivel azt tudjuk rögzíteni, hogyan növekszik a gyökér, majd megnézzük, hogy hol van a víz, hol vannak levegős részek a talajban, és milyen összefüggés van a talajszerkezet és a gyökér növekedése között.

A modellek alapján a tudósok sokat megtudtak arról, hogyan optimalizálja a növény a víz- és tápanyagfelvételt, de azt mondják, valami egészen új dologra is rájöttek.

- Felfedeztük, hogy ha kevés a nedvesség, az oldalsó gyökerek nem fejlődnek olyan jól, mint magasabb nedveségtartalom mellett – magyarázza Craig Sturrock. Tehát ezekkel a képalkotó technikákkal meg tudjuk érteni, hogyan fejlődnek a gyökerek a sejtek szintjén, és összeköt
hetjük ezt a tudást a molekuláris folyamatokról szókó tudásunkkal, így megtudjuk, hogyan nemesíthetünk olyan növényeket, amelyek száraz talajon is jól fejlődnek.

A végső cél az, hogy a gyökér szerkezetében megtalálják azokat az elemeket, amelyek víz- és táplálékfelvételt szabályozzák – így alkalmazkodóképesebb és hatékonyabb kultúrnövényeket lehetne kifejleszteni.

- Már tudjuk, hogy az auxin nevű hormonnak nagy szerepe van abban, hogyan növeszt gyökeret a növény – mondja Stephanie Smith mikrobiológus. – Hogy a gyökér vékony lesz, vagy éppen széles és szerteágazó. De még ennél is többet szeretnénk tudni, például azt, hogyan veszi fel a növény a vizet és a tápanyagot a talajból.

A nagyobb termőképességű gabonafajták nemesítésén túl a kutatás környezetvédelmi célokat is szolgál.

- Jelenleg egy növény csak a kiszórt műtrágya negyven százalékát veszi fel, a maradék szennyezi a talajvizet. Csökkentenünk kellene az elvesztegetett tápanyag mennyiségét – mondja erről malcolm Bennett.

Ehhez azonban talaj- és növénybiológusok, vegyészek és informatikai szakemberek széles együttműködésére lesz szükség.