Предварительная обработка почвы этанолом защищает растения от засухи
Этанол может помочь растениям выжить во время засухи, согласно эксперименту, проведенном в Центре исследований устойчивых ресурсов RIKEN в Японии, сообщает портал научной организации.
Ученые под руководством Мотоаки Секи доказали, что добавление этанола в почву позволяет растениям, в том числе рису и пшенице, благополучно развиваться без воды в течение двух недель после обработки. Поскольку этанол безопасен, дешев и широко доступен, это открытие предлагает практический способ увеличить производство продуктов питания во всем мире, когда воды не хватает, без необходимости дорогостоящего, трудоемкого и иногда противоречивого производства генетически модифицированных растений.
Генетическая модификация растений таким образом, чтобы их устьица - поры в листьях - оставались закрытыми, оказалась довольно эффективной, потому что это предотвращает выход воды из растений. Однако создание ГМО культур является дорогостоящим и трудоемким процессом, а страны с наибольшей потребностью в засухоустойчивых линиях могут не иметь равного доступа к этим модифицированным культурам.
Команда Мотоаки Секи пошла другим путем. Зная, что растения производят этанол, когда им не хватает воды, они решили, что если дать этанол заблаговременно. В течение трех дней почву обрабатывали этанолом и затем подвергали растения в ней двухнедельной засухе. Около 75% растений пшеницы и риса на этаноловой почве выжили, на необработанной осталось менее 5%.
Поведение модельного растения резуховидки Таля, помещенного в аналогичные условия, объяснило механизм. Ученые обнаружили, что вскоре после того, как модельные растения, обработанные этанолом, были лишены воды, их устьица закрылись, а температура листьев повысилась. К 11 и 12 дням засухи эти растения сохраняли в своих листьях больше воды, чем необработанные растения.
Затем исследователи проанализировали экспрессию генов до и во время лишения воды и пометили этанол перед предварительной обработкой. Это позволило им увидеть, какие процессы активизировались во время засухи и что происходило с этанолом после того, как он был поглощен корнями растений. Еще до момента засухи растения, обработанные этанолом, начали экспрессировать гены, которые обычно экспрессируются при лишении воды. Кроме того, примерно в то же время, когда содержание воды в необработанных листьях падало, растения, обработанные этанолом, производили сахара из этанола и осуществляли фотосинтез.
Мотоаки Секи пояснил, что обработка почвы этанолом смягчает засуху по нескольким направлениям. Во-первых, гены, связанные с засухой, экспрессируются еще до того, как исчезнет вода, что дает растениям преимущество в подготовке. Затем устьица закрываются, позволяя листьям удерживать больше воды. В то же время часть этанола используется для производства различных сахаров, которые обеспечивают столь необходимую энергию, которую обычно трудно получить при закрытых устьицах.
«Мы обнаружили, что обработка обычных культур, таких как пшеница и рис, экзогенным этанолом может увеличить урожайность во время засухи. Как и в случае с модельным растением, это, вероятно, происходит за счет изменений в метаболических и транскриптомных профилях, которые регулируют реакцию на засуху и стресс. Это предлагает нам дешевый и простой способ увеличить урожайность даже при ограниченном количестве воды без необходимости генетической модификации», сказал ученый.
(Источник: RIKEN. Фото: Дмитрий Лукьянов).
Интересна тема? Подпишитесь на персональные новости в Я.ДЗЕН | Pulse.Mail.ru | Я.Новости.