Растения в Западной Австралии должны быть очень выносливыми, чтобы выжить. Там очень жарко, дожди бывают крайне редко, а фосфора в виде фосфата в почве практически не найти. Однако этот элемент имеет решающее значение для выживания растений.
Он присоединяется к сахару и белкам и является компонентом ДНК, клеточной мембраны и энергетической валюты АТФ. При недостатке фосфора фотосинтез снижается, и растения почти не растут.
Однако это не относится к некоторым растениям рода Banksia семейства Proteaceae. «Эти растения растут на почвах, которые содержат в сто раз меньше фосфатов, чем не удобренные почвы в Европе», – объясняет Марк Ститт, один из авторов исследования. Это связано, с одной стороны, с их корнями, которые напоминают ершики для унитаза и своими тонкими волосками высасывают каждый атом фосфора из почвы.
С другой стороны, растения чрезвычайно осторожны в использовании небольшого количества доступного им фосфора.
Они экономят больше всего в нуклеиновых кислотах, которые объединяют от 30 до 50 процентов общего фосфора клетки. Сокращение применяется, в частности, к рибосомной РНК, компоненту белковых фабрик клетки. По сравнению с Proteaceae, у модельного растения Arabidopsis thaliana в зрелых листьях содержится в 2-4 раза больше рибосом, а в молодых листьях – в 10-40 раз больше.
Меньшее количество рибосом производит меньше белков и ферментов. В результате растение растет медленнее, но не проявляет никаких симптомов дефицита фосфора. На самом деле, слишком много фосфора может оказаться для них опасным.
«Растения можно удобрять до смерти, поскольку они не могут остановить поглощение фосфатов», – объясняет Марк Ститт. Другие растения просто закрываются при чрезмерном удобрении. "До сих пор мы не знали, почему Proteaceae, которые адаптировались к дефициту фосфора, больше не могут этого делать."Предположительно, они просто никогда не были в такой ситуации, поскольку почвы Западной Австралии очень старые и выветрившиеся, и в прошлом они не получали дополнительных фосфатов в результате извержений вулканов, людей или животных.
Растения также чрезвычайно экономичны, когда образуют новые листья.
Вместо того, чтобы одновременно инвестировать в рост и формирование оборудования для фотосинтеза, которое связывало бы огромные объемы рибосом и, следовательно, фосфора, они сосредотачиваются сначала на формировании листа, а затем на производстве зеленого хлорофилла.
На следующем этапе своего исследования исследователи хотели бы установить, могут ли люди реализовать стратегии Proteaceae для эффективного использования фосфора в сельскохозяйственных культурах, или этот подход может быть связан с неблагоприятными характеристиками, например, более низкой урожайностью.
фосфор очень редко встречается на Земле, а месторождения сосредоточены в очень небольших географических областях: почти 75 процентов всех фосфоритов в мире находится в Марокко и Западной Сахаре, а еще 15 процентов распределяются между Китаем, Алжиром, Сирией и Южной Африкой. и Иордания.