การศึกษาสำรวจจุดเริ่มต้นของการเติบโตของราก
José Dinneny ต้องการให้เราเห็นพืชเป็นของแปลก “ 20รับ100 พวกเขาสามารถรวมข้อมูลและตัดสินใจที่สอดคล้องกันได้โดยไม่ต้องใช้ระบบประสาท โดยไม่ต้องใช้สมอง” เขาชี้ให้เห็น นอกจากนี้ พืชสามารถหาน้ำได้โดยไม่ต้องมองเห็นหรือสัมผัส อย่างไรก็ตาม สำหรับพวกเราหลายๆ คน สนามหญ้า สลัด และกระถางบนขอบหน้าต่างที่มีแสงแดดส่องถึงทำให้ต้นไม้ดูคุ้นเคย จนเรามองไม่เห็นความแปลกใหม่ของต้นไม้
“เรากำลังออกค้นหาระบบสุริยะและกาแล็กซี่เพื่อค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก” Dinneny วัย 39 ปีกล่าว “และเรามีมนุษย์ต่างดาวอยู่บนดาวของเรา”
ความตื่นเต้นในการค้นพบวิธีที่แปลกใหม่ของพืชทำให้ Dinneny สำรวจว่ารากค้นหาน้ำอย่างไร กลุ่มวิจัยของเขาที่ห้องปฏิบัติการ Carnegie Institution for Science ในสแตนฟอร์ด แคลิฟอร์เนีย “ทำงานด้วยความอยากรู้” เขากล่าว
งานของเขาอาจมีความมั่นคงด้านอาหารในทางปฏิบัติและผลกระทบทางภูมิรัฐศาสตร์ Dinneny หลงใหลเกี่ยวกับเหตุผลระดับโมเลกุลและวิธีการควบคุมการเจริญเติบโตของพืช จากภูมิหลังในการพัฒนาพืชขั้นพื้นฐาน เขาได้เปลี่ยนไปสู่คำถามเกี่ยวกับความเครียดจากสิ่งแวดล้อม คำถามเหล่านี้มีความสำคัญใน “วิกฤตครั้งใหญ่ที่เราเผชิญในฐานะสายพันธุ์” Jonathan Lynch นักชีววิทยาด้านรากที่ Penn State และ University of Nottingham ในอังกฤษกล่าว การรู้วิธีปลูกพืชในสภาพแวดล้อมที่เสื่อมโทรมจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจะมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการให้อาหารแก่ประชากรมนุษย์ที่ระเบิด
Lynch เรียก Dinneny ว่า “หนึ่งในตัวละครในช่วงเปลี่ยนผ่านเหล่านี้ ซึ่งมีความสำคัญมากในด้านวิทยาศาสตร์” เขาสร้างสะพานเชื่อมระหว่างนักชีววิทยาระดับโมเลกุลที่บริสุทธิ์และนักชีววิทยาพืชทางการเกษตรมากกว่า “คนอย่างฉันที่คิดถึงพืชที่เฉพาะเจาะจง” ลินช์กล่าว ทั้งสองกลุ่มไม่ค่อยปะปนกันและมุ่งเน้นไปที่เป้าหมายและลำดับความสำคัญที่แตกต่างกัน Lynch กล่าว เขาจำการประชุมเชิงปฏิบัติการเกี่ยวกับการพัฒนาพืชและความเครียดจากภัยแล้งในปี 2015 ที่ Dinneny ช่วยจัดระเบียบ: “ผู้คนยืนขึ้นและตะโกน”
เพื่อเพิ่มความสมจริงทางการเกษตรให้กับการวิจัยรากของโมเลกุล
Dinneny และเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาทางเลือกใหม่ให้กับต้นกล้าทั่วไปในจานเพาะเชื้อ ระบบนี้เรียกว่า GLO-Roots ทำให้มองเห็นรากในดินได้ง่ายขึ้น รากพืชถูกกระตุ้นให้เรืองแสงกระจายในแผ่นบางๆ ของดินระหว่างแผ่นใสสองแผ่น ทอผ่านช่องอากาศ แม่น้ำขนาดเล็ก และสิ่งสกปรกจำนวนมาก การวิเคราะห์ภาพด้วยคอมพิวเตอร์จะติดตามตำแหน่งที่เนื้อเยื่อรากเรืองแสงเมื่อยีนต่างๆ เริ่มทำงานในหอดูดาวใต้ดินที่ส่องประกายระยิบระยับ ทำให้นักวิจัยได้ทราบว่ารากตรวจพบและตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมได้อย่างไร
Dinneny และเพื่อนร่วมงานพบว่าการดึงกิ่งข้างออกเพื่อค้นหาน้ำกลายเป็นเรื่องในท้องถิ่น Dinneny และเพื่อนร่วมงานพบว่าใช้การสแกนรากในดินด้วย micro-CT การวิเคราะห์ฮอร์โมนแสดงให้เห็นว่าเนื้อเยื่อสามารถรับรู้ความแตกต่างของน้ำได้ในระดับไมโครมิเตอร์เท่านั้น ทีมอธิบายการพัฒนาพื้นฐานของสิ่งที่ Dinneny เรียกว่า “hydropatterning”ในปี 2014 ใน รายงานการประชุม ของNational Academy of Sciences
“ตัวฉันและคนอื่นๆ ได้ศึกษารากเหง้าด้านข้างมาหลายปีแล้ว” Malcolm Bennett จาก University of Nottingham ผู้ให้ความร่วมมือในการศึกษากล่าว เป็นที่คุ้นเคยที่จะเห็นต้นกล้าสร้างรากส่วนใหญ่ในด้านที่เปียก แต่ Dinneny คิดว่าจะถามว่าเกิดอะไรขึ้นกันแน่
ตอนนี้เขาและเพื่อนร่วมงานกำลังสำรวจลึกลงไปในกลไกเซลลูลาร์ในที่ทำงาน เซลล์แต่ละเซลล์ในรากจำเป็นต้องมีการขยายเพื่อตรวจจับน้ำเขาและนีล อี. ร็อบบินส์ที่ 2 ซึ่งเป็นเพื่อนร่วมงานของ Carnegie เสนอทางออนไลน์ในเดือนมกราคมที่ bioRxiv.org
พืชมีความแตกต่างจากสัตว์มีกระดูกสันหลังอย่างมาก ซึ่งพัฒนาในขณะที่มีเกราะกำบังในมดลูกหรือไข่ การแตกกิ่งก้านตอบสนองต่อสิ่งกระตุ้นภายนอก มุ่งไปยังอ่างเก็บน้ำที่ดำรงชีวิต
ในอีกโลกหนึ่ง Dinneny กล่าวว่างานของเขาอาจเป็นการทำอาหารพืชแทนที่จะศึกษาพวกมัน เขาสามารถ “ทำหม้อที่ใจร้าย” และสนุกกับความท้าทายในยามค่ำคืนในการเตรียมอาหารที่ลูกๆ ทั้งสามของเขา “หาของกินได้” การทำอาหารของคุณปู่ของเขาในปี 1950 ที่รีสอร์ทแห่งหนึ่งในเมือง Acapulco ประเทศเม็กซิโก สร้างความประทับใจให้กับผู้มาเยี่ยมที่จ้างปู่ย่าตายายของเขาเป็นแม่ครัวและแม่บ้าน นั่นหมายถึงการย้ายไปแคลิฟอร์เนียตอนใต้ และในที่สุดก็ได้รับตำแหน่งพ่อครัวให้กับคุณปู่ในร้านอาหารในลอสแองเจลิส
Dinneny ใช้เวลาส่วนใหญ่ในวัยเด็กของเขาใน San Fernando Valley ของแคลิฟอร์เนีย “ผมไม่ได้ถูกติดตามว่าจะทำอะไรที่ยอดเยี่ยมเลย” เขากล่าวถึงปีการศึกษาของเขา “ฉันถูกจัดให้อยู่ในชั้นเรียนที่ไม่ท้าทายเป็นพิเศษ” แม้ว่าในชั้นประถมศึกษาปีที่ 10 เขาเข้าเรียนวิชาชีววิทยาการจัดตำแหน่งขั้นสูงและยังคงจำช่วงเวลาสำคัญที่ครูของเขาถามเกี่ยวกับพันธะเคมีใน DNA “ฉันเป็นคนเดียวที่ยกมือขึ้น” คำตอบ: พันธะฟอสโฟไดสเตอร์ “ทุกคนมองไปรอบ ๆ ห้องด้วยความสงสัยว่าใครจะรู้จักข้อเท็จจริงนั้นได้” เขากล่าว 20รับ100
