Jeśli pożar lasu niszczy większe rośliny, nasiona tak zwanych fire-followers widzą swoją szansę: mają one białko receptorowe, które może „wyczuć” pewne cząsteczki powstające w dymie spalonego materiału roślinnego, tak zwane karrikiny. Białko receptorowe o nazwie KAI2 uruchamia kaskadę sygnałów, która powoduje kiełkowanie nasion.

Zespół naukowców pod kierownictwem Caroline Gutjahr, profesor genetyki roślin w TUM School of Life Sciences Weihenstephan, odkrył, że odgrywa ono również ważną rolę w regulacji wzrostu korzeni.

Włoski korzeniowe zwiększają powierzchnię korzeni

Aby uzyskać dużą powierzchnię, przez którą może być wchłaniana woda i składniki odżywcze, korzenie roślin porastają cienkie włoski korzeniowe. José Antonio Villaécija-Aguilar, doktorant w zespole Caroline Gutjahr, odkrył, że KAI2 jest niezbędny zarówno do wzrostu tych włosków, jak i do wzrostu korzeni w dół.

„Prawdopodobnie dotyczy to nie tylko występującej prawie wszędzie na świecie rzeżuchy taliowej (Arabidopsis), która jest przez nas wykorzystywana jako roślina modelowa” – mówi Caroline Gutjahr – „ale być może także wielu innych roślin, na przykład zbóż.”

Cząsteczki dymu powodują wzrost włosków korzeniowych

Aby sprawdzić swoją hipotezę, zespół badaczy poddał młode rośliny arabidopsis działaniu cząsteczek karrikin występujących w dymie. To rzeczywiście znacznie zwiększyło wzrost włosków korzeniowych.

„Nasze wyniki są również interesujące w świetle ewolucji” – mówi Caroline Gutjahr. „Prawdopodobnie KAI2 był początkowo odpowiedzialny za kontrolę pewnych procesów rozwojowych u wszystkich roślin, takich jak np. rozwój włosków korzeniowych i podobnych struktur, w reakcji na nieznany dotąd hormon roślinny. W trakcie ewolucji nasion aktywowanych ogniem, KAI2 prawdopodobnie rozwinął dodatkową funkcję wykrywania dymu.”

Użycie w hodowli roślin

Znaleziska te nie tylko wspierają dokładniejsze zrozumienie działania roślin, ale mogą być również ważne dla przyszłego zrównoważonego rolnictwa.

„Dzięki temu nowemu i lepszemu zrozumieniu, jakie mechanizmy molekularne odgrywają rolę w rozwoju korzeni i włośników korzeniowych, możemy wyhodować rośliny, które są w stanie lepiej wchłaniać składniki odżywcze i wodę z gleby” – mówi Caroline Gutjahr. „Może to na przykład pomóc uprawom oprzeć się dłuższym okresom suszy, które w przyszłości mogą występować coraz częściej.”

.