Как форма корней влияет на активность ферментов в почве

Исследование российских ученых доказало, что активность ферментов в почве зависит от формы корня растения и увеличивается по мере развития корневой системы

Открытие поможет лучше понять химические процессы развития растений и улучшить производительность сельхоз угодий. Статья опубликована в журнале Biology and Fertility of Soils, пишет портал Индикатор.

Почвоведы РУДН провели эксперимент, чтобы узнать, как форма корней и стадии роста растения влияют на активность ферментов в прилегающей к нему почве – ризосфере.

Для этого исследователи выращивали бобовые в горшках небольшого размера. Горшки ставили не вертикально, а под углом в 45° к поверхности, в результате корни росли вдоль нижней стенки горшка. Концентрацию ферментов измеряли с помощью зимографии. Для этого используют флуоресцентные вещества, которые начинают светиться при взаимодействии с тем или иным ферментом. Почвоведы проводили измерения в период активного роста растений — через 1, 4, и 8 недель после посадки семян.

Эксперимент позволил выяснить, как распределяются основные выделяемые растениями ферменты (β-глюкозидаза, целлобиогидролаза, кислотная фосфомоноэстераза и лейцинаминопептидаза) в разных частях корня на протяжении всех этапов развития. Чечевица показала стабильный, но медленный рост активности ферментов на поверхности корня в течение всех вегетативных периодов.

Люпин показал увеличение активности основных ферментов на 50-100% на 8 неделе роста по сравнению с 1 и 4 неделями. Этот факт ученые объяснили разной формой корневых систем. Дело в том, что у чечевицы ярко выражен главный корень — центральный и самый толстый корень, а отростки от него не сильно развиты. У люпина же, наоборот, главный корень не так выражен, а площадь боковых корней в 1,5–3,5 больше, чем у чечевицы. При этом рост боковых корней сопровождается, по словам исследователей, 6–14-кратным увеличением активности ферментов в прилегающей к растению почве.

Метод зимосферы позволил визуализировать пространственное распределение активности ферментов in situ — «на месте» — во время разных периодов роста. Люпин вошел в репродуктивную стадию на седьмой неделе после посадки и благодаря резкому росту боковых корней показал существенное увеличение активности ферментов. При этом чечевица сохраняла как вегетативный рост, так и расширение ризосферы на постоянном уровне, а активность ферментов на поверхности ее корней стабильно росла.

«Стадия роста растений и форма корней влияли на активность ферментов в ризосфере. Активность фермента в ризосфере увеличивается с ростом растений до репродуктивного этапа. Боковые корни занимают значительно больший объем ризосферы, чем корнеплоды, и обладают более высокой активностью ферментов на корневой поверхности. Будущие исследования активности ферментов в ризосфере должны учитывать эффекты развития растений и форму корней», — говорит Яков Кузяков, один из авторов работы, доктор биологических наук, сотрудник РУДН.