Ontdek het effect van landbouwschilden in de wortels

De sclerotische kleine cellen zorgen ervoor dat het beter doordringt: onderzoekers melden dat een voorheen onbekende worteleigenschap ervoor zorgt dat graanplanten een stevigere grond ontwikkelen. Studies tonen aan dat planten met deze aanleg beter water en voedingsstoffen kunnen opnemen dan compacte bodems. Wetenschappers zeggen dat gewassen die voor deze eigenschap worden gekweekt, de opbrengsten kunnen verhogen in delen van de wereld die steeds meer worden getroffen door bodemverdichting.

De bodem van de wereld vormt de basis van het leven op aarde: het maakt plantengroei mogelijk en daarmee de productie van terrestrische biomassa en voedsel voor mens en dier. Verschillende factoren worden bepaald door de vruchtbaarheid van de bodem – mechanische weerstand is van bijzonder belang. Als de grond stevig en compact is, zijn er weinig poriën waardoor water kan worden opgenomen en opgeslagen en bieden de wortels groeimogelijkheden. “Verdichte grond beperkt de productiviteit van planten omdat het de verkenning van diepe grondlagen beperkt, wat op zijn beurt de toegang tot voedingsstoffen en water beperkt”, legt Hannah Schneider van Pennsylvania State University in University Park uit. Er zijn echter plantensoorten en variëteiten waarvan de wortels relatief goed de harde grond doordringen en dieper gebruiken. Uiteindelijk zijn ze productiever bij droogte of lage bodemvruchtbaarheid.

Een nieuwe functie is in opkomst

De basis van deze vaardigheden wordt echter nog steeds niet volledig begrepen. Schneider en haar collega’s wijden zich aan dit onderzoeksthema. Haar huidige studie was gericht op het onderzoeken van de fysiologische eigenschappen van wortels in de verschillende genotypen van maïs en tarwe in relatie tot hun vermogen om door harde bodems te wortelen. In experimenten in kassen en in het veld werden planten gekweekt met verschillende bodemverdichting. Vervolgens werd het vermogen ervan om door te dringen en bijbehorende biomassa te vormen geregistreerd. Met behulp van moderne analysemethoden krijgen onderzoekers vervolgens inzicht in de microstructuren van de wortels en hun mechanische sterkte.

READ  SpaceX is adding laser links to the Starlink satellites to serve Earth's polar regions

Het team kon aantonen dat planten met bijzonder krachtige wortels een eigenschap ontwikkelen die de wetenschappers Multiseriates Morticales Sclerenchyma (MCS) noemen. Het is een verhard weefsel dat net onder het worteloppervlak ligt en wordt gekenmerkt door bijzonder kleine cellen met dikke wanden. De onderzoekers meldden dat de overeenkomstige wortels ook een hogere concentratie lignine hadden. Het is een complex organisch polymeer dat belangrijk is voor de vorming van celwanden, vooral in xyleem- en floëemweefsels, waardoor ze stabiel worden.

Studies hebben aangetoond dat meer lignine wortels van MCS ook een hogere treksterkte geeft en een grotere buigsterkte in het wortelpuntgebied mogelijk maakt in vergelijking met niet-MCS-genotypen. De onderzoekers leggen uit dat dit vooral handig is bij penetratie in vaste bodemlagen. In maïsgenotypen met MCS bereikten de wortelsystemen 22 procent diepte in verdichte bodems dan in stammen zonder deze eigenschap. De verbetering die gepaard ging met het gebruik van voedingsstoffen en water, werd ook weerspiegeld in de groei bovengronds: planten ontwikkelden volgens evaluaties 39 procent meer biomassa.

De mogelijkheid tot plantenveredeling

“We hebben MCS al aangetroffen in maïs, tarwe, gerst en andere granen. Dit geeft aan dat MCS op dezelfde manier kan voorkomen bij verschillende soorten, en is dus een belangrijk kenmerk voor stresstolerantie en verhoogde opbrengsten in graangewassen, “zegt Schneider. Onderzoekers hebben al bewijs gevonden van de genetische basis voor het kenmerk. Dit geeft aan dat gerichte selectie van het kenmerk is mogelijk binnen opleidingen Onderwijs.

Wetenschappers zeggen dat met name maïsplanten, die wortel kunnen schieten in vaste grond, de voedingsstatus in probleemgebieden kunnen verbeteren. Dit geldt vooral in het licht van het veranderende klimaat, dat grote delen van de wereld kwetsbaarder maakt voor droogte. “De ontdekking is een goed voorteken voor de wereldwijde landbouw, aangezien deze eigenschap de droogtetolerantie, stikstofefficiëntie en dus koolstofvastlegging verhoogt”, zegt co-auteur Jonathan Lynch van de Universiteit van Nottingham in Leicestershire. “Het fokken van deze eigenschap kan ook nuttig zijn bij het ontwikkelen van nieuwe gewassen om het klimaat te beschermen”, zei de onderzoeker.

READ  Effectiviteit van corona-vaccinatie: leeftijd, geslacht en lichaamsgewicht (BMI) beïnvloeden de vaccinatiebescherming

Bron: Pennsylvania State University, artikel: PNAS, doi: 10.1073 / pnas.2012087118

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *