Роль корневой системы растений в эффективном использовании азота
Корни растений играют ключевую роль в адаптации к минеральному стрессу, причем важны как количественные, так и качественные показатели морфологических признаков корневой системы.
Одной из основных трудностей при оценке влияния размера и объема корневой системы на ЭИА и урожайность или содержание азота (белка) в зерне является извлечение корневой системы растения из почвы для анализа без повреждений. Для решения этой проблемы используют ризотроны, искусственную почву и гидропонную культуру. Тем не менее надежных данных об изменении морфологии корневой системы зерновых в зависимости от уровня азотного питания мало.
Обнаружено, что локальные скопления нитратов в почве могут влиять на морфологию корней, в частности на количество апексов и ветвление. Однако корреляция между свойствами корневой системы, накоплением биомассы и урожайностью в условиях недостаточного азотного питания слабая. Более того, на низком агрофоне была обнаружена даже отрицательная корреляция между количеством образованных корней и урожайностью. Вместе с тем при возвратной селекции кукурузы в условиях недостатка азотного питания и при формировании урожая в этих условиях ведущую роль играет строение корневой системы растения.
При идентификации участков геномов пшеницы и кукурузы, связанных со строением корневой системы и формированием урожая в условиях ограниченного азотного питания, выявлено несколько QTL ЭИА. Роль архитектуры корневой системы в формировании урожая и его компонентов, обусловленную сортовыми и видовыми особенностями и различными ЭПА и ЭИП, до и после цветения может быть неодинаковой. На рисунке 9.11 представлено разнообразие корневых систем проростков линий кукурузы, выведенных на основе американских и европейских сортов, причем установлена генетическая вариабельность степени ветвления и длины как главного, так и боковых корней.
В связи с этим важно изучить генетический контроль активности компонентов транспортной системы растения, влияющей на поглощение азота корнями. Так, на арабидопсисе показано, что степень сродства нитратной и аммонийной транспортных систем играет ключевую роль в обеспечении потребностей растений в NO3- и NH4+. Сходные механизмы регуляции выявлены также у риса, ячменя и кукурузы. У последней транспорт NO3-может служить своеобразным физиологическим маркером адаптации растений к недостаточному азотному питанию. Поэтому важно изучить системы поступления в растение NO3- и NH4+, их генетическую регуляцию и зависимость роста и развития как подземной, так и надземной сферы растений в условиях различного азотного питания.