Rośliny potrafią redystrybuować cynk między własnymi korzeniami – publikacja w BMC Plant Biology

03 12 2025

Zespół z Zakładu Molekularnych Podstaw Homeostazy Metali u Roślin (Instytut Biologii Eksperymentalnej Roślin, Wydział Biologii UW) pod kierunkiem dr. Oskara Siemianowskiego we współpracy z naukowcami z Narodowego Centrum Promieniowania Synchrotronowego UJ SOLARIS opublikował najnowsze wyniki badań dotyczące mechanizmów dystrybucji cynku (Zn) w systemie korzeniowym roślin. Praca ukazała się w czasopiśmie BMC Plant Biology.

Cynk jest pierwiastkiem niezbędnym zarówno dla prawidłowego rozwoju roślin, jak i zdrowia człowieka, jednak nawet połowa gleb rolniczych na świecie wykazuje jego niedobór. Choć wpływ heterogenicznego rozmieszczenia makroskładników w glebie na wzrost roślin był wielokrotnie badany, adaptacje roślin do przestrzennie zróżnicowanej dostępności mikroskładników – takich jak Zn – pozostają słabo poznane.

W badaniu wykorzystano innowacyjne przezroczyste medium glebowe, które umożliwia odtworzenie naturalnych warunków oraz precyzyjne śledzenie dystrybucji Zn w systemie korzeniowym tytoniu Nicotiana tabacum. Wyniki pokazują zaskakującą strategię: rośliny potrafią redystrybuować Zn pomiędzy własnymi korzeniami, przenosząc go z korzeni rosnących w glebie, gdzie Zn jest dostępny do tych części systemu korzeniowego, które rosną w środowisku ubogim w ten pierwiastek. Taka redystrybucja łagodzi reakcje na niedobór oraz prowadzi do ograniczenia pobierania Zn z zewnątrz.

Badania molekularne pokazały, że heterogeniczna dostępność Zn silnie wpływa na ekspresję genów związanych z homeostazą tego pierwiastka. Zmieniona została aktywność genów kodujących importer Zn (NtZIP4B), eksporter Zn (NtHMA4a/b), czy chelator Zn (NtNAS). Sugeruje to istnienie systemowego mechanizmu regulacyjnego, który koordynuje alokację Zn w zależności od tego, jak cały system korzeniowy odbiera dostępność pierwiastka.

W ramach badań wykorzystano innowacyjną infrastrukturę linii badawczej POLYX w polskim synchrotronie SOLARIS, co umożliwiło zobrazowanie in vivo dystrybucji fizjologicznych stężeń Zn oraz innych pierwiastków (od Al do Cd).

Badania zostały sfinansowane przez Narodowe Centrum Nauki, projekt nr 2023/51/B/NZ9/02518.

Zachęcamy do przeczytania całej publikacji:

https://link.springer.com/article/10.1186/s12870-025-07391-z

 

Fot. Zmiany w dystrybucja Zn w korzeniach roślin rosnących w warunkach równomiernego (deficytu i optimum) i nierównomiernego (układy dzielone) dostępu do Zn w przezroczystej ziemi (pożywka hydrożelowe) (Pypka et al. 2025).