Invoering:

Droogte is een aanzienlijke milieustressor die de gewasopbrengsten en de landbouwproductiviteit ernstig kan beïnvloeden. Tomatenplanten zijn, als belangrijke tuinbouwgewassen, niet vrijgesteld van de nadelige gevolgen van waterschaarste. Tomatenplanten vertonen echter een opmerkelijke veerkracht tegen droogteomstandigheden door gebruik te maken van verschillende droogtetolerantiemechanismen. Van deze mechanismen speelt het wortelsysteem een ​​cruciale rol bij het behoud van water en het reguleren van de wateropname. Dit artikel onderzoekt hoe tomatenplanten wortelsignalen gebruiken om water te rantsoeneren en hun fysiologische functies te behouden tijdens droogtestress.

1. Root-to-shoot-signalering:

Wanneer tomatenplanten een watertekort ervaren, nemen hun wortels de droogtestress waar en initiëren ze een reeks fysiologische reacties. Deze reacties omvatten de productie en accumulatie van chemische signalen, zoals abscisinezuur (ABA) en andere plantenhormonen. Deze signalen worden via de xyleemstroom van de wortels naar de scheuten getransporteerd.

2. Stomatale sluiting:

Een van de belangrijkste effecten van wortelsignalering tijdens droogte is de regulering van de stomatale opening. Huidmondjes zijn kleine poriën op de bladoppervlakken die de uitwisseling van gassen, waaronder waterdamp en koolstofdioxide, tijdens fotosynthese vergemakkelijken. Op het ontvangen van de droogtesignalen van de wortels reageren de bewakingscellen rond de huidmondjes door de poriën van de huidmondjes te sluiten. Deze stomatale sluiting vermindert het waterverlies uit de bladeren en bespaart water in de plant.

3. Wortelgroei en morfologie:

Tomatenplanten passen de architectuur van hun wortelsysteem aan als reactie op droogtestress. De wortels vermenigvuldigen zich en worden langer, waardoor hun oppervlak voor wateropname groter wordt. Bovendien verbetert de vorming van nieuwe wortelharen, dit zijn kleine worteluitsteeksels, de efficiëntie van de wateropname. Door deze wortelaanpassingen kan de plant diepere bodemlagen bereiken en water effectiever uit de bodem halen.

4. Verminderde scheutgroei en vertakking:

Om water verder te besparen, verminderen tomatenplanten de scheutgroei en vertakking onder droogteomstandigheden. Deze reactie wordt gereguleerd door signalen die van de wortels naar het apicale meristeem van de scheut worden verzonden, het gebied dat verantwoordelijk is voor de groei van de scheuten. Door de scheutgroei te beperken, wijst de plant meer middelen toe om de wortelgroei en de wateropname te behouden.

5. Regulering van de hydraulische geleidbaarheid van wortels:

Droogtestress heeft ook invloed op de hydraulische geleidbaarheid van tomatenwortels, waardoor het watertransport van de wortels naar de scheuten wordt beïnvloed. De plant reageert door de productie van aquaporines te verhogen, dit zijn waterkanaaleiwitten die zich in de wortelcelmembranen bevinden. Deze toename van aquaporines vergroot het vermogen van de wortel om water te transporteren, waardoor een continue watertoevoer naar de bovengrondse delen van de plant wordt gegarandeerd.

6. Aanpassingen in de bladwaterverhoudingen:

Wortelsignalering tijdens droogte moduleert de bladwaterrelaties, inclusief waterpotentieel en turgordruk. Door een hoger waterpotentieel en een hogere turgordruk te behouden, blijven de bladeren gehydrateerd en functioneel, waardoor de fotosynthetische activiteit behouden blijft, zelfs onder beperkte wateromstandigheden.

Conclusie:

Tomatenplanten vertonen een opmerkelijke droogtetolerantie via verschillende mechanismen, en wortelsignalering speelt een centrale rol bij het behoud van water. Door te reageren op droogtestress door middel van wortel-naar-scheut-signalering, reguleren tomatenplanten de sluiting van de huidmondjes, wijzigen ze de wortelgroei en morfologie, en passen ze de groei en vertakking van de scheuten aan. Deze adaptieve reacties maken een efficiënte waterrantsoenering en het behoud van fysiologische functies mogelijk, waardoor tomatenplanten kunnen overleven en gedijen in omgevingen die gevoelig zijn voor droogte. Het begrijpen van deze wortelgemedieerde mechanismen kan landbouwpraktijken en veredelingsstrategieën ondersteunen voor het verbeteren van de droogtetolerantie in tomatengewassen, ter ondersteuning van duurzame landbouw en voedselproductie in regio’s die met waterschaarste kampen.