Найден способ выращивать растения в бедной почве

Исследователи из Японии и Австралии впервые подробно описали, как пушистый хакия (Hakea laurina), вечнозеленый кустарник из юго-западной Австралии, выживает в экстремально бедных фосфором почвах. Работа опубликована в журнале New Phytologist (NP).

Оказалось, что растение развивает кластерные корни — плотные пучки тонких корешков, похожие на ершик для бутылок. Эти структуры значительно увеличивают площадь контакта с почвой и выделяют специальные вещества, помогающие извлекать недоступный фосфор из окружающей среды.

«Нашей задачей было понять, как хакия приспосабливается к фосфорному голоданию. Мы предположили, что она использует особые стратегии секреции кислот и ферментов через кластерные корни», — рассказал доктор Хироцун Ямада, ведущий автор статьи.

С помощью анализа экспрессии РНК ученые выявили 4 210 генов, активных именно в кластерных корнях. Среди них — гены транспортеров фосфатов и ферментов, расщепляющих органические формы фосфора. Особенно интересным оказался белок HalALMT1, способный выделять в почву малат — органическую кислоту, улучшающую доступность фосфора и одновременно снижающую токсичность алюминия, частого спутника кислых почв.

«Мы доказали, что HalALMT1 действительно выделяет малат в почву и работает особенно активно при наличии алюминия», — пояснил профессор Дзюн Васаки.

Кроме того, в кластерных корешках хакии отсутствует типичная для других растений субериновая оболочка, которая обычно ограничивает диффузию веществ. Это позволяет растению быстрее и эффективнее выделять нужные соединения в окружающую среду.

Открытие дает важные подсказки для сельского хозяйства: понимание, как хакия справляется с фосфорным дефицитом, может помочь в создании сельскохозяйственных культур, способных расти на бедных почвах без необходимости внесения удобрений.

«Это только начало. Чтобы применять эти механизмы на практике, нам нужно глубже понять, как формируются кластерные корни и как их можно «включить» в других растениях», — говорит доктор Ямада.

В условиях, когда мировые запасы фосфора истощаются, такие открытия могут сыграть ключевую роль в развитии устойчивого и эффективного земледелия будущего.