Добавить новость
smi24.net
News in English
Январь
2023

The amazing system plants use to shape their roots and why it could help protect crops from climate change

0
lewan/Shutterstock

Plants have colonised the vast majority of the Earth’s surface. So what is the key to their success?

People often think of plants as simple, senseless life forms. They may live rooted in one place, but the more scientists learn about plants, the more complex and responsive we realise they are. They are excellent at adapting to local conditions. Plants are specialists, making the most of what is close by to where they germinate.

Learning about the intricacies of plant life is about more than inspiring wonder in people though. Studying plants is also about making sure we can still grow crops in the future as climate change makes our weather increasingly extreme.

Environmental signals shape the growth and development of plants. For example, many plants use day length as the cue to trigger flowering. The hidden half of plants, the roots, also use signs from their surroundings to ensure their shape is optimised to forage for water and nutrients.

Roots protect their plants from stresses such as drought by adapting their shape (branching to increase their surface area, for example) to find more water. But until recently, we didn’t understand how roots sense whether water is available in the surrounding soil.

Water is the most important molecule on Earth. Too much or too little can destroy an ecosystem. The devastating impact of climate change (as recently seen in Europe and east Africa) is making both floods and droughts more common. Since climate change is making rainfall patterns increasingly erratic, learning how plants respond to water shortage is vital for making crops more resilient.

Taking root

Our team of plant and soil scientists and mathematicians recently discovered how plant roots adapt their shape to maximise water uptake. Roots normally branch horizontally. But they pause branching when they lose contact with water (such as growing through an air-filled gap in the soil) and roots only resume branching once they reconnect with moist soil.

Our team found that plants use a system called hydrosignalling to manage where roots branch in response to water availability in the soil.

Barley uses hydrosignalling to form root structure. Bildagentur Zoonar GmbH/Shutterstock

Hydrosignalling is the way plants sense where water is, not by measuring moisture levels directly but by sensing other soluble molecules that move with the water within plants. This is only possible because (unlike animal cells) plant cells are connected to one another by small pores.

These pores enable water and small soluble molecules (including hormones) to move together between root cells and tissues. When water is taken up by the plant root, it travels through the outermost epidermal cells.

The outer root cells also contain a hormone that promotes branching called auxin. Water uptake triggers branching by mobilising auxin inwards to inner root tissues. When water is no longer available externally, say when a root grows through an air-filled gap, the root tip still needs water to grow.

So when roots can’t take in water from the soil they have to rely on water from their own veins deep inside the root. This changes the direction of water movement, making it now move outwards, which disrupts the flow of the branching hormone auxin.

The plant also makes an anti-branching hormone called ABA in its root veins. ABA moves with the flow of water too, in the opposite direction to auxin. So when the roots draw down on water from the plants’ veins, the roots are also drawing the anti-branching hormone towards themselves.

ABA stops root branching by closing all the small pores that connect root cells – a bit like blast doors on a ship. This seals off root cells from each other and stops auxin freely moving with water, blocking root branching. This simple system allows plant roots to fine tune their shape to local water conditions. It’s called xerobranching (pronounced zerobranching).

Flower power

Our study also found that a plant’s roots use a similar system to reduce water loss as its shoots. Leaves stop water loss during drought conditions by closing micro-pores called stomata on their surfaces. Stomata closure is also triggered by the ABA hormone. Similarly, in roots ABA reduces water loss by closing nano-pores called plasmodesmata that link every root cell together.

Leaf stomata under the microscope. Barbol/Shutterstock

Roots from tomato, thale cress, maize, wheat and barley all respond to moisture in this way, despite evolving in different soils and climates. For example, tomatoes originated in a South American desert, whereas thale cress comes from central Asian temperate regions. This suggests xerobranching is a common trait in flowering plants, which are over 200 million years younger than non-flowering plants such as ferns.

Roots from ferns, an early evolving land plant species, don’t respond to water in this way. Their roots grow more uniformly. This suggests flowering species are better at adapting to water stress than earlier land plants such as ferns.

Flowering plants can colonise a wider range of ecosystems and environments than non-flowering species. Given the rapid changes in rainfall patterns across the globe, the ability of plants to sense and adapt to a wide range of soil moisture conditions is more important now than ever.

Malcolm Bennett receives funding from UK Research Council BBSRC and hosts EU MCSA and EMBO fellow Poonam Mehra.

Poonam Mehra receives funding from EMBO and Horizon 2020








Российский рэпер сжег кабриолет BMW прямо на сцене

Чудо-колонка Детского радио: малыш будет в восторге!

Яблоня Сиверса: как скромный аптекарь открыл прародительницу всех яблок

Самые большие водопады в мире, чья мощь впечатляет


Report: Liverpool decision hands advantage to Man United in midfielder pursuit

3 Terrifying Horror Series To Watch Ahead Of HBO’s ‘It: Welcome to Derry’

AI talent comes at a 30% salary premium: ‘If you try to play catch up later, this is going to cost you even more’

Exclusive: Fintech giant Stripe building ‘Tempo’ blockchain with crypto VC Paradigm


Антиармянские публикации в российском научном журнале «Современная научная мысль»: расследование фонда «Гегард»

Экстренная посадка.

DCLogic и HIDEN создают альянс для защиты ИТ-инфраструктуры от сбоев в электропитании

Клинический психолог Юлия Тарибо: психологические последствия удаленной работы и способы их преодоления


New study shows that Gen Z is spending way less money on videogames than older gamers

Первый взгляд на мобильную версию Neon Spellstorm

The US Air Force wants to test blowing up Cybertrucks because 'it is likely the type of vehicles used by the enemy may transition to Tesla Cyber trucks'

Steam for Chromebooks is getting axed in 2026 instead of exiting its 4-year beta


Овочі можусть стати розкішшю для українців


Всё об операциях на почках: показания, какие бывают и как проходят

Платформа «DатаРу Облако» аттестована для работы с государственными данными и информацией повышенной категории

Директор Росгвардии Герой России генерал Виктор Золотов принял участие в заседании Национального антитеррористического комитета

Клинический психолог Юлия Тарибо: психологические последствия удаленной работы и способы их преодоления


Антиармянские публикации в российском научном журнале «Современная научная мысль»: расследование фонда «Гегард»

Пельмени из гуся и таксисты-гиды: туристы-ярославцы делятся лайфхаками о Казани

Семейное приключение на «Кораблике Детского радио»

Баста и его супруга задолжали за коммунальные услуги


Отзывы о франшизе «Автополка»

Он был гордостью СССР, но до этого проявил слабость — Михайлов хотел сбежать из лучшего клуба страны

Дорога на улице Трифоновской будет перекрыта до 22 августа

«Думали, меньше некуда»: в магазинах Новосибирска сливочное масло стали продавать в пачках по 100 граммов


Потапова проиграла Свёнтек во втором круге турнира WTA в Цинциннати

Калинская обыграла Анисимову в третьем круге турнира WTA в Цинциннати

Зверев пробился в третий раунд турнира "Мастерс" в Цинциннати

Павлюченкова уступила во втором круге турнира WTA 1000 в Цинциннати


Когда ударят первые морозы: подробный и точный прогноз на осень-2025

Он был гордостью СССР, но до этого проявил слабость — Михайлов хотел сбежать из лучшего клуба страны

Отзывы о франшизе «Автополка»

«Думали, меньше некуда»: в магазинах Новосибирска сливочное масло стали продавать в пачках по 100 граммов


Музыкальные новости

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

Турагент из Тулы обманула больше 200 желающих поехать на концерты Меладзе и Шуфутинского

Продюсер "Лаского мая" Андрей Разин сделал Ярославской области царский подарок

Концерт к 100-летию со дня кончины святителя Тихона дадут в Псковском кремле


Алгоритмы Яндекс Музыки. Алгоритмы продвижения в Яндекс Музыка.

Клинический психолог Юлия Тарибо: психологические последствия удаленной работы и способы их преодоления

Солнечному мальчику необходимо лекарство, чтобы спасти сердце от перегрузок

Директор Росгвардии Герой России генерал Виктор Золотов принял участие в заседании Национального антитеррористического комитета


Директор Росгвардии Герой России генерал Виктор Золотов принял участие в заседании Национального антитеррористического комитета

Чемпионат по самбо столичного главка Росгвардии завершился в Москве

Работники Северо-Западного филиала ФГУП «УВО Минтранса России» с экскурсией посетили Приоратский дворец в Гатчине и побывали на мастер-классе по сыроварению

Собянин оценил вклад проектов "Город героев" и "Герой моего района


Baza: Мотоциклист попал в ДТП в Москве из-за нарушившего ПДД водителя

Магазин автозапчастей франшиза – успешное и прибыльное предприятие

Преимущества франшизы «Автополка»

Быстрый старт в прибыльном бизнесе по продаже автозапчастей


В России объяснили скорую организацию встречи Путина и Трампа

Bloomberg: встреча Путина и Трампа сама по себе представляет победу Москвы

СМИ: американские чиновники рады решению Путина посетить Аляску

Ким Чен Ын подтвердил Путину неизменную поддержку КНДР в отношении России




КГ PROGRESS: в Перми работают самые опытные стоматологи в России

Здоровье Бориса Щербакова: обновленные сведения от научно-исследовательского центра имени Склифосовского

Подмосковный травматолог дал советы по выбору рюкзака для первоклассника

Солнечному мальчику необходимо лекарство, чтобы спасти сердце от перегрузок


Зеленский пригрозил «третьей мировой войной» в случае давления на Киев в вопросе уступок территорий


«Лето в Москве» в Южном округе объединит спорт, искусство и технологии в ближайшие выходные

Журова о возвращении граждан, сменивших гражданство: «Практически невозможно»

На пенсии отоспишься. 13 идей для ночного досуга в Москве — от тенниса до парилки

Благодаря совместным действиям сотрудников Росгвардии и их коллег футбольный матч «Акрон» – ЦСКА завершился без происшествий


Лукашенко получил первую золотую монету из белорусского сырья


Собянин объявил об открытии новой детской поликлиники в районе Крюково

Сергей Собянин. Главное за день

Сергей Собянин: Герои — не какие-то особенные люди, они живут рядом с нами

Собянин оценил вклад проектов "Город героев" и "Герой моего района


Орловская область планирует войти в число национальных туристических маршрутов с проектом «Бирюзовое кольцо России»

Хватит морщиться: ученые назвали пользу от участившихся московских ливней

Площадь возгорания на горе Куцай достигла 650 тысяч квадратных метров

Что подготовили в павильонах «Музеона» в рамках форума «Москва 2030»


Дорога на улице Трифоновской будет перекрыта до 22 августа

Когда ударят первые морозы: подробный и точный прогноз на осень-2025

Синоптики сообщили о переменной облачности и небольшом дожде в Москве 13 августа

Он был гордостью СССР, но до этого проявил слабость — Михайлов хотел сбежать из лучшего клуба страны


Беспроводной сканер штрих-кодов SAOTRON P05i промышленного класса

Орловская область планирует войти в число национальных туристических маршрутов с проектом «Бирюзовое кольцо России»

Заместитель прокурора Архангельской области и Ненецкого автономного округа Павел Матанцев проверил ход ремонтных работ в школе № 1 г. Нарьян-Мара

Универсальный ТСД промышленного класса Saotron RT-T40X V.2


Историко-краеведческая выставка «Древности земли крымской»

Прогноз погоды в Крыму на 12 августа

Прогноз погоды в Крыму на среду

Прогноз погоды в Крыму на 13 августа


Синоптики сообщили о переменной облачности и небольшом дожде в Москве 13 августа

Татарстан попал в топ-5 регионов по спросу на ипотеку

Отзывы о франшизе «Автополка»

Дорога на улице Трифоновской будет перекрыта до 22 августа














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *