Lenézzük a gyökereket, pedig nem kellene

A globális éhezés 2023-ban történelmi csúcsra ugrott a háborúk és az éghajlatváltozás hatásai miatt. Januárban egy ENSZ-jelentés szerzői úgy becsülték, hogy a világ népességének csaknem egynegyede szenved az egyre nagyobb szárazságtól. Az eddig ismert, élelmiszerként is szolgáló növények nehezen bírják a klíma változását, alkalmazkodásuk lassú, ha egyáltalán sikerül. Ezért is lenne fontos olyan új növények megtalálása, termesztése, amelyek jobban bírják a bolygó elsivatagosodó klímáját. És itt kap fontos szerepet a gyökerek tanulmányozása, hiszen ezektől függ, mennyire ellenálló vagy beteges egy faj.

Régi gyökér, új tanulmány

A gyökerek a növény biomasszájának legalább a felét teszik ki, de mégsem a gyökértanulmányok a dominánsak, ha a növények vizsgálatáról van szó. Érthető, hiszen ez az ágas-bogas, koszos, föld alatt megbújó rész a növény legnehezebben megközelíthető része. Julius von Sachs botanikus a 19. században kilógott a sorból, ő már vizsgálta a gyökérrendszereket, nem véletlenül ragadt rá a „növényélettan atyja” elnevezés, de aztán győzött a tudósok lustasága, és egy nagy szünet következett a gyökértanulmányokban. A régi herbáriumi gyűjteményekben a gyökereket inkább zavaró tényezőnek tartották, hiszen kártevők bújhatnak meg a hozzájuk tapadt talajban, ami tönkreteheti az egész gyűjteményt. Ezért gyakran teljesen kihagyták ezeket a mintákból. 

Mason Heberling, a pittsburghi Carnegie Természettudományi Múzeum botanikusa egy új tanulmányban 48 olyan gyökeres növényfajra összpontosított, amit 127 év alatt gyűjtöttek össze. Érthető módon teljesen elvarázsolta, hogy több mint 100 évvel ezelőtti koszdarabkákkal találkozhatott. A szárított minták analizálásakor észrevette, hogy a növények gyökerei még jóval az elpusztulásuk után is megőrizték az arbuszkuláris mikorrhiza gomba DNS-ét. 

Ez a legelterjedtebb és talán legősibb gombatípus, ami képes behatolni a gyökér kéregsejtjeinek sejtfalán. Heberling azt vizsgálta, a gomba megléte egy-egy földrajzi régióra jellemző-e, és a különböző régióknak saját mikrobáik vannak-e. És vajon változtak az éghajlatváltozás vagy az invazív fajok terjedése miatt?

Klímaszerep

A növények eltávolítják a szén-dioxidot a levegőből, és cukrokká alakítják. A legtöbb klímamodellben a levegő, a víz és az energia mozgásáról és körforgásáról végeznek számításokat. A gyökerek eddig nem szerepeltek a modellekben, noha a rájuk vonatkozó információk pontosabbá tehetik a számításokat, de persze egyben nehezebbé is.

Stephanie Kivlin, a knoxville-i Tennessee Egyetem ökológusa és evolúcióbiológusa új modellt javasol, amiben az arbuszkuláris mikorrhiza gombák és az ektomikorrhiza gombák is szerepelnek. Ez a kétféle gomba befolyásolja a növényeket a víz, a nitrogén és más elemek felvételében. Az ő gombákat is mérő modelljük 80 százalékkal pontosabb a nitrogénciklus előrejelzésében, és ez igen fontos, hiszen ha kevesebb nitrogén van a talajban, a növények nem képesek olyan hatékonyan felhalmozni a szenet. Az egyik legfontosabb szerep, amelyet a mikrobák játszanak a növények életében, az a víz, foszfor, réz és cink bevitelének növelése. Ezek egyensúlya határozza meg a növény növekedését, valamint a szélsőséges időjárási eseményekkel szembeni ellenálló képességét.

Új vizsgálati divatok

Jonathan Lynch biológus azt mondja, a rossz talajban a jó és a rossz növény között a különbség a gyökér, ugyanis ha elég rugalmas a gyökérrendszer, akkor mélyebbre hatolhat, és a maximumot is kihozhatja a talajból, bármilyen rossz minőségű is. Lynch kollégáival kitalálta a Shovelomics-gyökérosztályozást: mérőszámokat tartalmaz a minták azonosítására, rendszerezi a gyökerek számát és elágazásait, hosszukat, átmérőjüket. Legutóbb a levelekben lévő stroncium elem meglétét mérte, hogy megbecsülje a gyökerek hosszúságát.  

Senki sincs könnyű helyzetben, aki a gyökereket akarja vizsgálni, bár már léteznek föld alatti analizáló módszerek is. Egy washingtoni cég átlátszó csövekkel és földbe helyezett kamerákkal rögzíti a gyökérnövekedést. Fontos megfigyelések ezek, hiszen ma már fogytán van a trágya és a víz is, nincs annyi, hogy maximalizálja a növények tápanyagait. A modern módszerek segíthetnek a keményebb, ellenállóbb növényfajták kiválasztásában, amiknek vastagabb és hosszabb vagy sűrűbb a gyökérzetük, így képesek felszívni a kevés tápanyagot is.