Landwirte, die Hochlandreis anbauen, stehen vor einigen Herausforderungen, begrenzten Wasser- und Phosphorvorräten (P). Pieterjan De Bauw und Kollegen haben daran gearbeitet Modellen, um zu sehen, welche Wurzeleigenschaften Reis dabei helfen, Phosphor aus dem Boden aufzunehmen. Ihre Ergebnisse könnten Landwirten dort helfen, wo Hochlandreis angebaut wird, in Asien, Afrika und Mittelamerika.

Um beim Aufbau der Modelle zu helfen, erhielt das Team zunächst Daten durch den Anbau von Reis in Säulen, damit es das Wurzelwachstum beobachten konnte. Es gab drei verschiedene Bedingungen mit mangelhaften, suboptimalen, nicht einschränkenden Phosphorkonzentrationen im Boden. Das Team hat die Pflanzen unter unterschiedlichen Bedingungen angebaut und dann geerntet. Die Triebe wurden dann auf die P-Konzentration untersucht, aber die Wurzeln durchliefen einen anderen Prozess.

„Unmittelbar nach dem Entfernen des Triebs wurde der Erdzylinder vorsichtig aus dem Topf genommen und präzise in drei Segmente geschnitten. Ein Teil umfasste ein Segment (A) von 0 bis 15 cm Tiefe, das die „flachen Wurzeln“ umfasste; ein anderes Segment (B) umfasste Erde in einer Tiefe von 15 bis 30 cm einschließlich der „Zwischenwurzeln“; und das letzte Segment beinhaltete die „tiefen Wurzeln“ unterhalb einer Tiefe von 30 cm“, schreiben die Autoren in ihrem Artikel.

Die Wurzeln wurden dann sorgfältig mit „Shovelomics“ untersucht, um ihre Eigenschaften zu beurteilen. Dies lieferte die zu verwendenden Daten CRootBox erschaffen ein funktionelles Strukturmodell der Pflanzenwurzeln.

„Mehrere einzelne Wurzelphene (z. B. Anzahl der Knotenwurzeln, Knotenradius, Seitendichte usw.) tragen alle zur Leistung eines Wurzelsystems bei, aber die Nützlichkeit eines Wurzelphens hängt von anderen Phenen ab, die entweder synergistisch oder synergistisch sein können antagonistisch. Daher ist die funktional-strukturelle Modellierung der praktischste Ansatz, um die große Anzahl von Wurzelphen-Wechselwirkungen mit anderen Phenen oder Umweltvariablen zu bewerten … Diese Arbeit hat gezeigt, wie mehrere gleichzeitig auftretende Wurzelphen-Antworten in CRootBox integriert werden können“, schreiben De Bauw und Kollegen .

Das Team von Botanikern fand heraus, dass der Schlüssel zur Aufnahme von Phosphor in den Wurzelspitzen lag. „Die Quantifizierung des Beitrags der Wurzeltypen sowohl zur P- als auch zur Wasseraufnahme ergab die relevantesten Wurzeleigenschaften, die eine niedrige P- und/oder Dürretoleranz verbessern. Die Wurzeln des S-Typs sind wichtig für die P-Aufnahme, aber die L-Typen und ihre Zweige verbessern zusätzlich die Wasseraufnahme in Trockenperioden und tragen somit möglicherweise zur kombinierten Toleranz gegenüber Trockenheit und P-Mangel in Böden für Hochlandreis bei.“