Memajukan pengeditan gen dengan varian CRISPR / Cas9 baru - ScienceDaily
Lingkungan

Bagaimana tanaman bersaing untuk real estat bawah tanah memengaruhi perubahan iklim dan produksi makanan – ScienceDaily


Anda mungkin pernah mengamati tanaman bersaing untuk mendapatkan sinar matahari – cara mereka meregang ke atas dan ke luar untuk menghalangi akses satu sama lain ke sinar matahari – tetapi di luar pandangan, jenis persaingan lain terjadi di bawah tanah. Dengan cara yang sama seperti Anda mengubah cara Anda mencari makanan untuk makanan ringan gratis di ruang istirahat saat kolega Anda hadir, tanaman mengubah penggunaan sumber daya bawah tanah saat ditanam berdampingan dengan tanaman lain.

Dalam makalah yang diterbitkan hari ini di Ilmu, tim peneliti internasional yang dipimpin oleh mahasiswa pascasarjana Princeton Ciro Cabal menjelaskan kehidupan bawah tanah tumbuhan. Penelitian mereka menggunakan kombinasi pemodelan dan eksperimen rumah kaca untuk menemukan apakah tanaman berinvestasi secara berbeda dalam struktur akar saat ditanam sendiri versus saat ditanam berdampingan dengan tetangga.

“Studi ini sangat menyenangkan karena menggabungkan beberapa jenis permen pikiran untuk merekonsiliasi hasil yang tampaknya kontradiktif dalam literatur: eksperimen yang cerdas, metode baru untuk mengamati sistem akar di tanah utuh dan teori matematika sederhana,” kata Stephen Pacala, Profesor Frederick D. Petrie dalam Ekologi dan Evolusi Biologi (EEB) dan penulis senior di atas kertas.

“Sementara bagian tanaman di atas permukaan tanah telah dipelajari secara ekstensif, termasuk berapa banyak karbon yang dapat mereka simpan, kita tahu lebih sedikit tentang bagaimana bagian di bawah tanah – yaitu, akar – menyimpan karbon,” kata Cabal, seorang Ph.D. siswa di lab Pacala. “Karena sekitar sepertiga dari biomassa vegetasi dunia, karenanya karbon, berada di bawah permukaan tanah, model kami menyediakan alat yang berharga untuk memprediksi perkembangbiakan akar dalam model sistem bumi global.”

Tumbuhan membuat dua jenis akar yang berbeda: akar halus yang menyerap air dan nutrisi dari tanah, dan akar pengangkut kasar yang mengangkut zat-zat ini kembali ke pusat tumbuhan. “Investasi” tanaman pada akar melibatkan volume total akar yang dihasilkan dan cara akar ini didistribusikan ke seluruh tanah. Tanaman dapat memusatkan semua akarnya tepat di bawah pucuknya, atau dapat menyebarkan akarnya secara horizontal untuk mencari makan di tanah yang berdekatan – yang berisiko bersaing dengan akar tanaman tetangga.

Model tim memprediksi dua hasil potensial untuk investasi akar ketika tanaman menemukan diri mereka berbagi tanah. Hasil pertama, tanaman tetangga “bekerja sama” dengan memisahkan sistem akar mereka untuk mengurangi tumpang tindih, yang menyebabkan produksi akar lebih sedikit secara keseluruhan daripada jika mereka sendirian. Hasil kedua, ketika tanaman merasakan berkurangnya sumber daya di satu sisi karena kehadiran tetangganya, ia memperpendek sistem akarnya di sisi itu tetapi menanam lebih banyak pada akar tepat di bawah batangnya.

Seleksi alam memprediksi skenario kedua ini, karena setiap tumbuhan bertindak untuk meningkatkan kesesuaiannya sendiri, terlepas dari bagaimana tindakan tersebut berdampak pada individu lain. Jika tanaman sangat berdekatan, peningkatan investasi dalam volume akar ini, meskipun akar tersebut terpisah, dapat mengakibatkan tragedi kepentingan bersama, di mana sumber daya (dalam hal ini, kelembaban tanah dan nutrisi) habis.

Untuk menguji prediksi model, para peneliti menanam tanaman lada di rumah kaca baik secara individu maupun berpasangan. Di akhir percobaan, mereka mewarnai akar tanaman dengan berbagai warna sehingga mereka dapat dengan mudah melihat akar mana yang termasuk dalam tanaman mana. Kemudian, mereka menghitung total biomassa dari setiap sistem akar tanaman dan rasio akar terhadap pucuk, untuk melihat apakah tanaman mengubah berapa banyak energi dan karbon yang mereka simpan ke dalam struktur bawah tanah dan di atas tanah ketika ditanam berdampingan, dan menghitung jumlah benih yang dihasilkan oleh tanaman. setiap tanaman sebagai ukuran kebugaran relatif.

Tim menemukan bahwa hasilnya tergantung pada seberapa dekat sepasang tanaman satu sama lain. Jika ditanam sangat berdekatan, tanaman akan lebih cenderung berinvestasi dalam sistem akar mereka untuk mencoba bersaing satu sama lain untuk sumber daya bawah tanah yang terbatas; jika mereka ditanam lebih jauh, mereka kemungkinan akan berinvestasi lebih sedikit pada sistem akar mereka daripada tanaman soliter.

Secara khusus, mereka menemukan bahwa ketika ditanam di dekat tanaman lain, tanaman lada meningkatkan investasi pada akar secara lokal dan mengurangi sejauh mana mereka meregangkan akar secara horizontal, untuk mengurangi tumpang tindih dengan tetangga. Tidak ada bukti untuk skenario “tragedi milik bersama”, karena tidak ada perbedaan dalam total biomassa akar atau investasi relatif pada akar dibandingkan dengan struktur di atas tanah (termasuk jumlah benih yang dihasilkan per tanaman) untuk tanaman soliter versus tanaman yang hidup bersama .

Tumbuhan menghilangkan karbon dioksida dari atmosfer dan menyimpannya dalam strukturnya – dan sepertiga dari karbon vegetatif ini disimpan di akar. Memahami bagaimana deposisi karbon berubah dalam berbagai skenario dapat membantu kami memprediksi serapan karbon secara lebih akurat, yang pada gilirannya dapat membantu merancang strategi untuk memitigasi perubahan iklim. Penelitian ini juga dapat membantu mengoptimalkan produksi pangan, karena untuk memaksimalkan hasil panen, sangat membantu untuk memahami cara menggunakan sumber daya di bawah tanah (dan di atas) secara optimal.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Princeton. Asli ditulis oleh Liana Tunggu. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Pengeluaran SGP