Проходити крізь тверду землю корінням допомагає особливий «прохідницький щит», що робить їх міцнішими і гнучкішими.
Рослинам важко рости на щільному ґрунті: у верхніх шарах не вистачає води і повітря, а пробитися в нижні шари, де вода є, коріння не може. Однак деякі рослини з цією проблемою справляються - завдяки особливій будові коренів.
Як відомо, рослинні клітини оточені клітинною стінкою, один з головних компонентів якої - це лігнін, складний полімер, що додає клітинній стінці міцності. Можна припустити, що в корінні рослин, які добре ростуть на твердому ґрунті, міститься більше лігнина. Співробітники Університету штату Пенсільванія експериментували з кількома сортами пшениці і кукурудзи: по геному сортів було видно, у кого лігніна синтезується більше, а у кого менше. Рослини вирощували на грунтах різної щільності, в одному випадку експеримент ставили на природі, а в іншому випадку - в теплиці.
Пшениця і кукурудза росли на щільних і рихлих грунтах більше місяця, після чого у них вимірювали довжину коріння і загальну біомасу. Крім того, будову коренів вивчали за допомогою спеціальної лазерної томографії. Все це зіставляли з рослинними генами. Виявилося, що у більш «пробивних» різновидів пшениці і кукурудзи на коріннях є особлива структура - MCS, multiseriate cortical sclerenchyma, що можна перекласти як «багатошарова кортикальна склеренхіма».
Склеренхімою називають механічну тканину, яка утворена клітинами з дуже товстою одревесневою оболонкою, причому живий вміст клітин часто відмирає. Вона служить опорою рослині, і знайти її можна в стеблях, коріннях, черешках листя тощо. Те, що знайшли в корінні пшениці і кукурудзи - особливий різновид склеренхіми, який виглядає як щільно упаковані шари дрібних клітин, що розташовуються прямо під поверхнею кореня. Частково це можна порівняти з прохідницьким щитом, який використовують для риття підземних тунелів.
Одягнені в MCS коріння дійсно містять більше лігнина, вони міцніші і одночасно еластичніші, ніж коріння без MCS. Тому проростають вони глибше, дотягуючись до води в більш глибоких шарах ґрунту, і тому рослини з таким корінням краще ростуть. У статті в PNAS сказано, що кукурудзяні корені з цією склеренхімою проростають у щільний ґрунт на 22% глибше, а сама рослина нарощує на 39% більше біомаси.
Здатність формувати склеренхімний «прохідницький щит» на своєму корінні є тільки у 30-50% сортів кукурудзи, пшениці та ячменю. Цілком можливо, що така здатність є не тільки у злаків, а й у інших культурних рослин. І очевидно, що цю особливість потрібно враховувати, коли вибираєш, який сорт посіяти на тому чи іншому ґрунті.
За матеріалами Phys.org