Forscher der Universität Nottingham haben eine Schlüsselrolle für das Dirigent-Protein in Pflanzenwurzeln entdeckt, das die Wasser- und Nährstoffaufnahme reguliert, indem es die Ligninbarriere im Endothel kontrolliert. Die Entdeckung hat wichtige Auswirkungen auf die Entwicklung dürreresistenter Pflanzen, die weniger Ressourcen benötigen. Die Forscher betonen auch die Bedeutung dieser Entdeckung für die Anpassung der Landwirtschaft an sich ändernde Klimabedingungen und die Gewährleistung der künftigen Ernährungssicherheit.
Forscher haben ein Protein entdeckt, das als Versiegelung für Pflanzenwurzeln fungiert und die Aufnahme von Nährstoffen und Wasser aus dem Boden durch die Pflanze steuert. Der Durchbruch könnte dazu beitragen, Pflanzen zu entwickeln, die dem Klimawandel standhalten und den Bedarf an Wasser und Düngemitteln verringern.
Forscher der Universität Nottingham haben eine neue Komponente der Ligninbarriere in Pflanzenwurzeln und die spezielle Funktion von Dirigent-Proteinen (DPs) im Wurzelendothel entdeckt, die die Wasser- und Nährstoffaufnahme steuern. Ihre Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Science veröffentlicht.
Die Funktion der Pflanzenwurzeln besteht darin, mineralische Nährstoffe und Wasser aus dem Boden aufzunehmen und deren Gleichgewicht innerhalb der Pflanze zu regulieren. Diese Kontrolle wird durch eine Schicht spezialisierten Wurzelgewebes erreicht – die Endodermis.
Die Endodermis besteht aus Lignin (dem gleichen Lignin, das auch in Holz vorkommt) und stellt eine Barriere für den Fluss gelöster Stoffe und Wasser dar. Diese undurchlässige Barriere verhindert das unkontrollierte Eindringen von Substanzen in die Wurzeln, indem sie eine dichte Abdichtung zwischen den Zellen schafft. Diese Versiegelung stellt sicher, dass die Wurzeln Nährstoffe und Wasser nur über die Endothelzellen aufnehmen können. Auf diese Weise haben die Zellen die vollständige Kontrolle darüber, was über die Wurzeln in die Pflanze gelangt und diese verlässt.
Diese Studie deckt neue Komponenten der Lignin-Ablagerungsmaschinerie auf und konzentriert sich dabei auf die Funktion von Gravitationsproteinen (DPs), die sich in der Wurzelendodermis befinden. Diese Proteine arbeiten in Koordination mit anderen beschriebenen Wurzelregulierungskomponenten, um die korrekte Ablagerung von Lignin in der Endodermis zu steuern und zu organisieren, sodass die Pflanze ein optimales Nährstoffgleichgewicht aus dem Boden gewährleisten kann.
Dr. Gabriel Castrillo von der School of Biological Sciences der University of Nottingham, einer der Leiter der Studie, sagte: „Angesichts der Rekordtemperaturen und unregelmäßigen Niederschläge in Teilen der Welt in diesem Jahr ist es besonders wichtig zu verstehen, wie Pflanzen wachsen, damit wir sie schützen und die zukünftige Nahrungsmittelversorgung sicherstellen können.“
Diese Studie zeigt, wie Pflanzenwurzeln die Wasser- und Nährstoffaufnahme durch die Ablagerung von Lignin regulieren, das durch DPs reguliert wird. Ohne diese Proteine kann eine ordnungsgemäße Wurzelversiegelung nicht erreicht werden und das Nährstoffgleichgewicht innerhalb der Pflanze wird beeinträchtigt. Wir können dieses Wissen nutzen, um Pflanzen so zu konstruieren, dass sie mit weniger Wasser und Düngemitteln wachsen.
Zusammengestellte Quelle: ScitechDaily