«Гидросигнализация» — открытие ученых, которое позволит в будущем увеличить адаптацию растительных культур к засухеФото: Nes / iStock
Как растения ищут воду и спасаются от засухи
Люди часто думают о травах, деревьях и кустарниках как о простых формах жизни, не способных адаптироваться к условиям окружающей среды. Но это заблуждение. В обычных условиях корень растения постоянно разветвляется, стремясь занять как можно большее пространство. Это делает поглощение воды более эффективным. А во время засухи единственный шанс добыть хоть немного жидкости из пересохшего грунта — пустить корни как можно глубже, поэтому процесс ветвления приостанавливается.
Но как растения чувствуют, где именно находится вода: ближе к поверхности земли или на глубине? Ученые объясняют эту способность наличием механизма «гидросигнализации». Когда растение поглощает влагу, его клетки начинают синтезировать гормон ауксин, отвечающий за ветвление корневой системы. А если почва пересыхает, активизируется выработка абсцизовой кислоты (АБК). Она блокирует процесс ветвления, изолируя одну от другой клетки корневой системы. Это позволяет растению задействовать максимум ресурсов на то, чтобы добраться до влаги, которая содержится на глубине.
Ученые из Ноттингемского университета использовали рентгеновскую микрокомпьютерную томографию, чтобы отследить изменение формы корней в зависимости от доступности влаги. Им удалось выяснить, что «гидросигнализация» есть у всех цветковых растений, в том числе у кресс-салата, пшеницы, кукурузы, ячменя, помидоров. Это может быть связано с тем, что они появились на 200 млн лет раньше не цветущих видов, таких как папоротники. При этом происхождение значения не имеет. Например, кресс-салат изначально рос в умеренном климате Центральной Азии, а томаты — в Южноамериканской пустыне.
Школьница с климатическим уклоном. Как Грета Тунберг заставила молодежь думать об экологии
Три главных фактора успеха шведской экоактивистки
Как адаптация побегов к степени влажности поможет людям совладать с изменением климата
Исследование британских ученых показало, что «гидросигнализация» влияет не только на корни растений, но и на их побеги. В засушливое время поры на нижней стороне листьев (так называемые устьица) закрываются, чтобы сократить испарение влаги.
В процессе эволюции некоторые виды приобрели еще более эффективные механизмы выживания во время засухи. Например, белая полынь сбрасывает листья и переходит в состояние покоя, когда становится слишком жарко. А у кактусов вместо листьев — колючки, что позволяет им рационально расходовать запасы влаги.
Один из руководителей исследования, профессор Малкольм Беннетт, отметил, что изучение механизмов адаптации растений важно для понимания того, как люди смогут обеспечить себя пропитанием в условиях глобального потепления. Климат некоторых регионов уже сейчас стал более засушливым. Так, в 2022 году рекордная жара привела к гибели 20% экспортируемой пшеницы в некоторых регионах Индии. А на Великих равнинах (плато в Северной Америке) засуха уничтожает озимые культуры. По мере глобального повышения температуры проблема неурожая может усугубиться, а вместе с ней — продовольственный кризис.
Сейчас перед учеными стоит важная задача — усовершенствовать способность растений добывать влагу даже при длительном отсутствии дождей. Ее решение приблизит человечество к достижению Цели № 11 в области устойчивого развития «Устойчивые города и населенные пункты».
Подписывайтесь на наш канал в Telegram
Автор
Вера Жихарева