Regulace tvorby laterálních kořenů v závislosti na dostupnosti klíčových minerálních živin v prostředí.

Abstract

Postranní kořeny jsou složkou kořenového systému, která má díky velikosti svého absorpčního povrchu zásadní význam v příjmu živin a vody rostlinou. Jejich vývoj plasticky reaguje na heterogenitu půdního prostředí, což rostlině umožňuje optimalizovat příjem v závislosti na aktuálních podmínkách. Jedním z klíčových faktorů determinujících morfogenezi kořenového systému je dostupnost klíčových minerálních živin (typ živiny, forma, rozmístění v půdě, pohyblivost). Roli hraje také množství dané živiny v rostlině, respektive aktuální poptávka rostliny po daném prvku. Mezi nejdůležitější minerální živiny ovlivňující architekturu kořenového systému patří dva makroprvky - dusík a fosfor. U obou těchto prvků byl pozorován jak negativní, tak i pozitivní vliv na vývoj a růst postranních kořenů. Významný zdroj dusíku představuje nitrát, který může vyvolat v rostlině dva zcela odlišné regulační mechanismy vývoje postranních kořenů. Při limitujícím množství nitrátu v půdě navodí lokálně zvýšené množství nitrátu lokální stimulační efekt, při němž dochází k prodlužování postranních kořenů v oblasti výskytu uvedené formy dusíku. Při tomto efektu bylo pozorováno propojení signálních drah auxinu a nitrátu. Vysoký obsah nitrátu v půdě (≥ 10 mM), který je navíc rovnoměrně rozmístěný, vede k inhibici tvorby postranních...

Lateral roots are, due to their large absorption surface, a part of the root system with significant importance for the plant's ingestion of water and nutrients. Their development depends on heterogeneity of soil environment, which enables the plant to optimize the acquisition of resources under current conditions. The availability of mineral nutrients (type of nutrient, form, distribution in soil and mobility) is one of key factors that determine root system morphogenesis. Another important aspect is the amount of nutrient in the plant; in other words, the plant's current demand for the element. The most important nutrients that influence the architecture of the root system are two macroelements - nitrogen and phosphorus. Both of these elements trigger positive and negative effects on the development of lateral roots. Nitrate, important source of nitrogen, induces two entirely different regulatory mechanisms of lateral root development. Under nitrogen limiting condition, a local stimulation of lateral root elongation is triggered in nitrate-rich patches. This response integrates the signalling pathways of auxin and nitrate. In contrast, high and homogenous availability of nitrate in rhizosphere (≥ 10 mM) causes inhibition of lateral root growth. This systemic inhibitory effect was similarly...