Анализ ДНК измеряет биомассу корней, раскрывая скрытую роль растений в климате
Корни растений, скрытые в почве, играют центральную роль: они закрепляют растения, снабжают их водой и питательными веществами и вносят вклад в хранение углерода в земле. Однако десятилетиями исследователи испытывали трудности с измерением подземной биомассы и её распределения между видами.
От грязных сапог к генетическим отпечаткам
Традиционный метод — выкапывание и промывка корней — был длительным и разрушал самые тонкие и активные корни. Новая методика основана на технологии droplet digital PCR (ddPCR). Образец почвы разделяется на десятки тысяч микроскопических капель, в каждой из которых анализируется наличие ДНК.
Исследователи используют генетический маркер ITS2, который работает как отпечаток пальца для каждого вида. Это позволяет не только обнаружить корни, но и определить, какому виду они принадлежат и какую биомассу представляют.
Метод был разработан исследовательской группой (Nurbanu Shynggyskyzy, Claus Krogh Madsen, Per L. Gregersen, Jim Rasmussen, Uffe Jørgensen, Henrik Brinch-Pedersen) и опубликован в Plant Physiology.
Применения новой технологии
- Климатические исследования: Точное измерение того, сколько углерода разные культуры запасают в почве, критически важно для документирования и улучшения климатического вклада сельского хозяйства.
- Селекция растений: Метод позволяет отбирать сорта, которые направляют больше биомассы под землю, не снижая надземную урожайность.
- Биоразнообразие: В луговых и смешанных посевах теперь можно увидеть, как виды конкурируют или сотрудничают под землёй.
Корни как климатическое решение
Корневые системы растений обладают большим потенциалом для биологического хранения углерода. Растения поглощают CO2 из атмосферы и часть углерода отправляют в корни, где он может храниться десятилетиями или веками. Без точных инструментов измерений было сложно документировать этот эффект. Новая ДНК-технология может стать прорывом.
Ограничения и следующие шаги
Метод имеет вызовы: генетические гибриды (например, райграс и итальянский райграс) сложно различить из-за схожести ДНК, а для каждого измеряемого вида необходимо разрабатывать специфические ДНК-зонды.
Однако метод позволяет проводить анализ корней быстро, точно и в гораздо большем масштабе, открывая для исследований ранее скрытый подземный мир.