Význam kořenových exudátů pro pěstování plodin v klimatické změně

• Název práce v češtině: Význam kořenových exudátů pro pěstování plodin v klimatické změně
• Název v anglickém jazyce: The importance of root exudates for crop cultivation under climate change
• Klíčová slova: kořenové exudáty, příjem živin, dostupnost živin, toxické kovy, abiotický stres, minerální výživa, hnojení
• Klíčová slova anglicky: root exudates, nutrient uptake, availability of nutrients, toxic metals, abiotic stress, mineral nutrition, fertilization
• Akademický rok vypsání: 2022/2023
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra experimentální biologie rostlin (31-130)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Jana Albrechtová, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 10.01.2023
• Datum zadání: 12.01.2023
• Datum potvrzení stud. oddělením: 25.01.2023
• Datum odevzdání elektronické podoby: 03.05.2023
• Datum proběhlé obhajoby: 30.05.2023
• Oponenti: RNDr. Edita Tylová, Ph.D.
• Konzultanti: Mgr. Zuzana Lhotáková, Ph.D.

Seznam odborné literatury

Preece, C. and Peñuelas, J., 2020. A return to the wild: root exudates and food security. Trends in Plant Science, 25(1), pp.14-21. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2019.09.010
Canarini, A., Kaiser, C., Merchant, A., Richter, A. and Wanek, W., 2019. Root exudation of primary metabolites: mechanisms and their roles in plant responses to environmental stimuli. Frontiers in Plant Science, 10, p.157.https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00157
Vives-Peris, V., de Ollas, C., Gómez-Cadenas, A. and Pérez-Clemente, R.M., 2020. Root exudates: from plant to rhizosphere and beyond. Plant cell reports, 39(1), pp.3-17. https://link.springer.com/article/10.1007/s00299-019-02447-5
Dong, J., Hunt, J., Delhaize, E., Zheng, S.J., Jin, C.W. and Tang, C., 2021. Impacts of elevated CO2 on plant resistance to nutrient deficiency and toxic ions via root exudates: a review. Science of the Total Environment, 754, p.142434.https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142434
Sun, H., Jiang, S., Jiang, C., Wu, C., Gao, M. and Wang, Q., 2021. A review of root exudates and rhizosphere microbiome for crop production. Environmental Science and Pollution Research, 28(39), pp.54497-54510.https://link.springer.com/article/10.1007/s11356-021-15838-7
Chai, Y.N. and Schachtman, D.P., 2022. Root exudates impact plant performance under abiotic stress. Trends in Plant Science, 27(1), pp.80-91. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2021.08.003

Předběžná náplň práce

Rostliny vylučují do rhizosféry jednoduché metabolity, tzv. kořenové exudáty, které se účastní řady procesů. Modulací složení kořenových exudátů mohou rostliny modifikovat vlastnosti půdy, aby se přizpůsobily a zajistily si přežití za nepříznivých podmínek. Používají několik strategií, jako je (1) změna pH půdy k solubilizaci živin do asimilovatelných forem, (2) chelatování toxických sloučenin, (3) přitahování prospěšné mikroflóry nebo (4) uvolňování toxických látek pro patogeny atd. Exudace kořenů je tedy důležitý proces určující interakce rostlin s půdním prostředím. Význam exudace je v poslední době intenzivně studován pro její význam ve vztahu ke změnám prostředí v rámci klimatické změny, kdy stále narůstá koncentrace CO2, zvyšuje se teplota, intenzita vln veder a mění se distribuce a intenzita srážek a narůstají tak vlny sucha. Zvýšená koncentrace atmosférického CO2 může zvýšit exudaci kořenů do půdy, což zlepšuje toleranci rostlin k abiotickým stresům. Prostřednictvím kořenových exudátů mohou rostliny lokálně zvýšit koncentrace mnoha běžných metabolitů, které mohou sloužit jako senzory a integrátory stavu výživy rostlin a dostupnosti živin v okolním prostředí.
Cílem práce bude diskutovat význam kořenových exudátů pro pěstování hospodářských plodin pod vlivem faktorů klimatické změny - především zvýšené koncentrace CO2, zvyšující se teploty a sucha. Dále nakolik změny v kořenové exudaci vyvolané faktory klimatické změny mohou ovlivnit získávání minerálních živin při pěstování hospodářských plodin, jejich odolnost vůči toxickým látkám a abiotickým stresům. A také případně jaké důsledky pro zemědělství jsou očekávány z důvodu pozměněné kořenové exudace při pěstování plodin v blízké budoucnosti v rámci prohlubujícíc se klimatické změny.