Минеральное питание растений

Регуляторное действие нитрата на фенотип корня

Елена Владимировна Харитонашвили

Екатерина Сергеевна Клименко

Особенности строения корневой системы растений являются видовым признаком, однако в процессе индивидуального развития морфология корня может меняться. На рост корней влияют условия минерального питания, в частности, доступность ионов нитрата.

В 2000 г. было установлено локальное стимулирующее действие NO₃^- на рост боковых корней Arabidopsis: ответная реакция проявлялась в удлинении боковых корней, находящихся в зоне локального внесения NO₃^-. Высокие концентрации NO₃^- при равномерном распределении в среде приводили к системному ингибированию роста боковых корней и главного корня Arabidopsis (Zhang et al., 1999; Zhang and Forde, 2000).

Рис.1. Локальное стимулирующее действие NO3- на рост боковых корней Arabidopsis. Слева - контрольное растение, справа - растение после внесения NO3- в среднюю зону. Хорошо заметна разница в длине боковых корней (из статьи H. Zhang and B.G.Forde Regulation of Arabidopsis root development by nitrate availability //J.Exp.Bot. 2000. Vol.51. P.51-59).	Рис.2. Системное ингибирующее действие NO3- на рост боковых корней. У опытных растений боковые корни не росли (из статьи H. Zhang, A.Jennings, P.W. Barlow, B.G. Forde. Dual pathways for regulation of root branching by nitrate // ProcNatlAcadSci U S A. 1999. V.11. P.6529-6534.)

Доказано, что наблюдаемые эффекты не связаны с трофической функцией NO₃^-, а являются результатом регуляторного действия этой молекулы. Дальнейшее изучение феномена позволило выявить ряд белков, участвующих в рецепции и формировании ответа на действие NO₃^-. Появились данные о том, что некоторые продукты метаболизма NO₃^- (например, NO₂^-, NO) также способны влиять на экспрессию генов.

В настоящее время механизм регуляторного действия NO₃^- на рост корней исследован недостаточно. За редким исключением, объектом изучения сигнальных функций NO₃^- является Arabidopsis, хотя описание видовой специфики может выявить много интересных аспектов нитратного питания.

В фокусе нашего внимания изучение сигнальных свойств иона NO₃^- в регуляции роста боковых корней растений разных видов (кукурузы, томата, цветной капусты).

Рис. 3. Растения томата в возрасте 29 дней, выращенные на средах с добавлением разных форм азота.	Рис. 4. Изменения общего вида корней 7-дн. проростков кукурузы под действием 1,5 мМ нитрата калия.

Публикации