Pflanze gen-Entdeckung könnte helfen, reduzieren Dünger Verschmutzung in Wasserstraßen

Over-Düngung von landwirtschaftlichen Feldern ist ein riesiges ökologisches problem. Überschüssige Phosphor gedüngten Ackerflächen Häufig findet seinen Weg in den nahe gelegenen Flüssen und Seen. Eine daraus resultierende boom der aquatischen Pflanzen-Wachstum kann Ursache der Sauerstoffgehalt des Wasser zu stürzen, was zu Fisch sterben-offs und anderen schädlichen Wirkungen.

Forscher vom Boyce Thompson Institute aufgedeckt zu haben: die Funktion von einem paar von pflanzlichen Genen, die helfen könnten, die Landwirte Verbesserung der Phosphat-Aufnahme, die potenziell zu einer Reduktion der Schäden an der Umwelt im Zusammenhang mit der Befruchtung.

Die Arbeit wurde veröffentlicht in der Natur-Pflanzen am 2. September.

Die Entdeckung stammt von Maria Harrison ‚ s Fokus auf Pflanzen symbiotische Beziehungen mit arbuskulärer Mykorrhiza (AM) Pilzen. Harrison ist der William H. Crocker Professor an der BTI, und außerordentlicher professor an der Cornell University School of Integrative Plant Science.

BIN Pilze besiedeln die Pflanzenwurzeln, erstellen Sie eine Schnittstelle, wo die pflanze trades Fettsäuren für Phosphat und Stickstoff. Die Pilze können auch helfen, die Pflanzen erholen sich von der stressigen Bedingungen, wie Trockenheit.

Aber füttern Sie die AM-Pilze mit Fettsäuren ist kostspielig, so dass die Pflanzen nicht lassen, diese Kolonisierung zusieht.

Zu entdecken, wie sich Pflanzen Steuern Sie die Menge der Pilz-Besiedlung, Harrison und Lena Müller, ein Postdoc-Wissenschaftler in Ihrem Labor, sah Gene Kodieren für kurze Proteine, die sogenannten CLE-Peptide in der pflanze Medicago truncatula und Brachypodium distachyon.

CLE-Peptide beteiligt sind, die zelluläre Entwicklung und die Reaktion auf stress, und Sie sind in der ganzen pflanze Königreich, von grünen Algen bis zu den Blütenpflanzen.

Die Forscher fanden heraus, dass zwei dieser CLE-Gene sind wichtige Modulatoren der AM-Pilz-Symbiose. Ein gen, genannt CLE53, reduziert die Kolonisierung raten mal die Wurzeln besiedelt. Ein weiteres gen, CLE33, reduziert die Kolonisierung raten, wenn es genügend Phosphat für die pflanze verfügbar.

„In der Lage zu kontrollieren, Pilz-Besiedelung Ebenen in den Wurzeln der pflanze und der Aufrechterhaltung der Symbiose auch in höheren Phosphat-Bedingungen könnte nützlich sein, um ein Bauer,“ Harrison sagte. „Zum Beispiel, möchten Sie vielleicht die positiven Auswirkungen von AM-Pilzen, wie beispielsweise Stickstoff-Aufnahme und Wiederherstellung von Trockenheit, als auch die weitere Aufnahme von Phosphat“

„Sie könnten in der Lage sein, um diese Vorteile zu erreichen durch Veränderung der Konzentrationen dieser CLE-Peptide in den Pflanzen, die“ Harrison Hinzugefügt.

MüMüller fand, dass der CLE-Peptide wirken über einen rezeptor-protein namens SUNN. In Zusammenarbeit mit Harro Bouwmeester und Kristyna Flokova der Universität von Amsterdam, fanden Sie, dass die beiden CLE-Peptide modulieren der pflanze die Synthese einer Substanz namens strigolacton.

Die Wurzeln verströmen strigolacton in den Boden, und die Verbindung stimuliert die BIN Pilze wachsen und besiedeln den Stamm. Sobald die Wurzeln besiedelt sind, oder es ist viel Phosphat, das CLE-Gene unterdrücken die Synthese von strigolacton, wodurch jede weitere Besiedlung durch die Pilze.

„In den frühen 2000′ s, fanden die Forscher, dass die Pflanzen hatten einen Weg zu Messen und anschließend zu reduzieren Kolonisation,“ MüMüller sagte. „Aber bis jetzt, niemand hat wirklich verstanden, den molekularen Mechanismus, der dynamisch ist.“

Die Forscher, die nächsten Schritte sind, herauszufinden, die Moleküle, die wiederum auf die CLE-Gene in Antwort auf Kolonisation und hohe Phosphat-Ebenen.

Müller auch Pläne, die beiden zu vergleichen CLE-Peptide, die aus dieser Studie mit zusätzlichen CLE-Peptide, die unterschiedliche Funktionen haben.

„Der CLE-Peptide sind alle sehr ähnlich, aber Sie haben ganz unterschiedliche Funktionen,“ MüMüller sagte. „Es wird sehr interessant zu sehen, warum das so ist.“