A tudósok felfedeztek néhány molekuláris mechanizmust, amely szabályozza, hogy a növények – köztük a szója és a rizs – hogyan reagálnak a globális hőmérséklet-emelkedésre. Megállapították, hogy a magasabb hőmérséklet gyorsabb gyökérnövekedést eredményez, de a megnövekedett növekedési sebesség fenntartása a talajban lévő magas nitrogén- és foszforszintektől függ.
A felfedezések rámutatnak arra, hogy nitrogénben és foszforban gazdag talajra van szükség a növények növekedésének elősegítéséhez és tápláló növények létrehozásához, emellett pedig segítik az éghajlatváltozással szemben ellenállóbb növények létrehozását.
Melegben még nagyobb a jelentősége a tápanyagdús talajnak
A globális felmelegedés következtében a szakértők 2050-re 2,7 Celsius-fokos emelkedést prognosztizálnak. Mivel a növények nem tudják szabályozni saját hőmérsékletüket, különösen érzékenyek a változásra. Magasabb hőmérsékleten a növények gyökérrendszere gyorsabban nő, hosszú gyökereket hozva létre, amelyek a talajból több vizet és tápanyagot vesznek fel. Bár ez a reakció rövid távon segíthet a növényeknek, az új kutatások szerint fenntarthatatlan, és hosszú távon az emberre nézve is káros lehet.
A Salk Intézet kutatói felfedezték, hogy amikor bizonyos növények gyors gyökérnövekedéssel reagálnak a magas hőmérsékletre, két fontos tápanyag – a nitrogén és a foszfor – szintje csökken bennük, ami fogyasztásukkor kevésbé táplálóvá teszi őket. Ha pedig a talaj alacsony mennyiségben tartalmazza ezeket a tápanyagokat, a növények gyökere visszaáll a lassabb növekedésre, és nem reagálnak megfelelően a magasabb hőmérsékletre.
A termomorfogenezis folyamata
„A globális felmelegedés miatt a Földön jelentősen megnő majd a hőmérséklet, és a növények erre elkerülhetetlenül reagálni fognak – mondja Wolfgang Busch Salk professzor, a tanulmány vezető szerzője, a Harnessing Plants Initiative ügyvezető igazgatója és a Hess Növénytudományi Tanszék vezetője. – Az a tény, hogy a magasabb hőmérséklet miatt kevesebb lesz ezekből a fontos tápanyagokból a növényekben, aggodalomra ad okot az emberi és állati táplálkozás jövője szempontjából. Ezt figyelembe kell vennünk, amikor ellenállóbb növények nemesítésén dolgozunk.”
A növények növekedése és fejlődése a környezeti hőmérséklet függvényében változik a termomorfogenezisnek nevezett folyamat során. Máshogy fogalmazva a növény felépítése úgy változik, hogy jobban elviselje a hőmérséklet-emelkedést. E folyamat mélyebb megértése érdekében a Salk kutatói a mustárfélék családjába tartozó Arabidopsis thaliana kis virágos növényt vizsgálták. Kísérleteik során észrevették, hogy a növény föld feletti része, a hajtás hosszabbra nőtt, amikor nagy melegnek volt kitéve. Ez arra késztette őket, hogy elgondolkodjanak azon, hogyan hatnak ezek a hőmérsékletek a növény gyökereire, és hogy vajon a haszonnövények, például a rizs vagy a szójabab, hasonlóan reagálhatnak-e.
A nitrogén és a foszfor rendelkezésre állása kulcsfontosságú
E kérdések megválaszolásához a kutatók emelték a hőmérsékletet, és megfigyelték az Arabidopsis, a rizs és a szójabab gyökereinek növekedését. Ahogy az Arabidopsis hajtásnövekedése felgyorsult a magas hőmérséklet hatására, úgy a gyökerei, valamint a rizs és a szójabab gyökerei is gyorsabban nőttek. Azonban a gyors növekedés a talajban lévő nitrogénhez és foszforhoz való bőséges hozzáféréstől függött.
„A nitrogén és a foszfor létfontosságú a növények növekedéséhez, fejlődéséhez és szaporodásához, ezért a legtöbb műtrágyában megtalálhatóak – mondja Sanghwa Lee, a tanulmány első szerzője, Busch laboratóriumának posztdoktori kutatója. – Miután megtaláltuk a kapcsolatot a tápanyagok és a termomorfogenezis között, már olyan növényeket nemesíthetünk és a műtrágyákat úgy optimalizálhatjuk, hogy biztosítsák, hogy a jövőbeni magasabb hőmérsékleten a növekedést ne korlátozza a nitrogén- és foszforhiány.”
Fotó: Pixabay
