Мелатонин имеет все шансы получить свою нишу в индустрии защиты растений, считают индийские ученые, которые завершают исследование по применению мелатонина для выращивания растений, в том числе, в органических системах, сообщая о его высокой эффективность.
Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей, опубликованной в индийском агрономическом сетевом издании Кrishi Jagran, о результатах работы команды исследователей под руководством профессора ботаники Шридеви Таллапрагады по агропреимуществам мелатонина: «Когда мы завершаем исследование преимуществ мелатонина в сельском хозяйстве, становится ясно, что этот гормон обладает огромным потенциалом для революционного изменения нашего подхода к выращиванию сельскохозяйственных культур. От стрессоустойчивости до устойчивости к болезням, регулируя различные физиологические процессы и служа циркадным регулятором, стимулятором роста, антиоксидантом и поглотителем свободных радикалов, мелатонин – универсальный союзник.
Фото: Кrishi Jagran.
Мелатонин, гормон, в первую очередь связанный с регуляцией циклов сна и бодрствования у животных, изучался в исследовании на предмет его потенциальной пользы в сельском хозяйстве. Структурно он связан с ауксином, мощным стимулятором роста растений. Таким образом, предполагалось, что мелатонин действует аналогично ауксину, поддерживая вегетативный рост различных видов растений, что и подтвердилось в дальнейшем.
Мелатонин действует как циркадный регулятор, стимулятор роста, антиоксидант и поглотитель свободных радикалов. Кроме того, он способствует развитию цветов и фруктов и обеспечивает защиту от стрессовых условий окружающей среды.
Эффективность мелатонина может различаться у разных видов растений и в разных условиях окружающей среды. В эпоху, когда устойчивое развитие имеет большое значение, мелатонин отлично сочетается с принципами органического земледелия. Его природное происхождение делает его ценным активом для тех, кто хочет внедрить экологически чистые и устойчивые методы ведения сельского хозяйства.
Мелатонин, также известный как N-ацетил-5-метокситриптамин, представляет собой гормон, обнаруженный в шишковидной железе млекопитающих и выявленный Лернером и его коллегами в 1958 году.
Мелатонин в первую очередь связан с регуляцией циклов сна и бодрствования у животных. Сейчас, помимо своей роли в сфере сна, мелатонин привлекает внимание из-за его потенциальных преимуществ в сельском хозяйстве. Присутствие мелатонина в растениях было первоначально обнаружено независимо Дуббельсом и соавторами в 1995 году.
Содержание мелатонина варьируется в разных органах и тканях растений, причем более высокие концентрации наблюдаются в ароматических растениях и листьях по сравнению с семенами. Фитомелатонин играет решающую роль в регулировании репродуктивной физиологии растений и защите растительных клеток от апоптоза, вызванного неблагоприятными условиями окружающей среды.
Его различные физиологические функции включают потенциальное участие в цветении, поддержании циркадных ритмов и фотопериодичности, а также действие регулятора роста. Эта молекула является мощным антиоксидантом, сохраняющим митохондриальный гомеостаз и усиливающим экспрессию генов антиоксидантных ферментов. Он проявляет ауксинподобную активность, влияя на рост корней, побегов и эксплантов.
Мелатонин также играет роль в активации прорастания семян и содействии развитию корней (как боковых, так и придаточных). Имеющиеся данные также свидетельствуют об участии мелатонина в сохранении хлорофилла, тем самым усиливая фотосинтез. Кроме того, он способствует задержке индуцированного старения листьев. Хотя исследования в этой области продолжаются, можно с уверенностью говорить о перспективах мелатонина в защите растений.
Хотя мелатонин традиционно ассоциируется с животными, он также синтезируется в растениях. Все пути биосинтеза в растениях и ферменты, ответственные за выработку фитомелатонина, еще полностью не изучены. Исследования с использованием методов радиоизотопного индикатора показали, что триптофан служит общим предшественником серотонина, мелатонина и индол-3-уксусной кислоты. Кроме того, существует вероятность того, что растения могут поглощать его из почвы, а также синтезировать его посредством ряда ферментативных реакций с участием таких ферментов, как декарбоксилаза триптофана и N-ацетилтрансфераза серотонина. Присутствие мелатонина в различных тканях растений, включая корни, листья и семена, предполагает его широкое значение в растительном мире.
1. Регуляция биологических ритмов
Так же, как и у животных, мелатонин у растений участвует в регуляции циркадных ритмов. Он помогает синхронизировать различные физиологические процессы внутри растения с циклом день-ночь, влияя на такие аспекты, как движение устьиц и фотосинтез. Эта циркадная регуляция мелатонином способствует общей приспособленности и адаптивности растений в окружающей среде. Сообщалось о циркадных колебаниях уровня мелатонина не только у высших растений, но также у водорослей и у простейших динофлагеллят. Понимание этих ритмов и управление ими поможет оптимизировать различные физиологические процессы, что приведет к улучшению урожайности сельскохозяйственных культур.
2. Стрессоустойчивость
Одним из наиболее значительных вкладов мелатонина в биологию растений является его роль в повышении устойчивости к абиотическому стрессу. Растения, как и любые живые организмы, подвергающиеся воздействию неблагоприятных условий окружающей среды, таких как засуха, засоление или экстремальные температуры, часто испытывают повышенный уровень окислительного стресса. Мелатонин действует как мощный антиоксидант, удаляя свободные радикалы и смягчая окислительные повреждения. Кроме того, мелатонин помогает регулировать экспрессию генов, связанных со стрессом, повышая способность растения противостоять неблагоприятным условиям.
3. Замедленное старение
Старение – это процесс старения растений, который приводит к снижению роста и продуктивности. Мелатонин может помочь задержать старение, позволяя растениям сохранять свою жизнеспособность в течение более длительного периода и потенциально увеличивая общий урожай.
4. Улучшенное усвоение питательных веществ
Эффективное поглощение питательных веществ имеет решающее значение для здоровья растений. Мелатонин связан с повышенным поглощением питательных веществ некоторыми видами растений. Это может привести к повышению эффективности использования питательных веществ и улучшению общего состояния растений.
5. Улучшение всхожести семян
Путешествие урожая начинается с семени, а прорастание семян является критическим этапом жизненного цикла растения. Мелатонин способствует оптимальному старту, положительно влияя на скорость прорастания семян, обеспечивая равномерное и устойчивое формирование посевов.
6. Смягчение экологического стресса
В средах с высоким уровнем экологических проблем, таких как загрязнение окружающей среды или экстремальные погодные условия, мелатонин может помочь растениям справиться с этими проблемами, что приведет к получению более здоровых и устойчивых культур.
7. Улучшенная устойчивость к болезням
Помимо абиотического стресса, мелатонин также играет роль в защите растений от патогенов. Исследования показали, что мелатонин может индуцировать защитные механизмы, что приводит к повышению устойчивости к различным патогенам, включая бактерии, грибы и вирусы. Это подчеркивает потенциал мелатонина как естественной альтернативы химическим пестицидам для защиты растений.
8. Защита от листогрызущих вредителей
Мелатонин, обладающий горьким и неприятным вкусом, действует как алкалоид и служит защитным механизмом против травоядных животных, имея свойство накапливаться в их организме, вызывая токсичные эффекты.
9. Увеличение урожайности
Исследования показывают, что применение мелатонина может привести к увеличению урожайности сельскохозяйственных культур. Это объясняется его ролью в стимулировании роста, цветения и развития плодов растений.
10. Потенциал органического сельского хозяйства
Как вещество природного происхождения, мелатонин полностью соответствует принципам органического земледелия. Его использование предлагает более устойчивый и экологически чистый подход к увеличению производства сельскохозяйственных культур».
Источник: krishijagran.com.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.
