Понимание сигнальных путей защиты в растениях привело к открытию соединений, вызывающих устойчивость, для разработки биопрепаратов для защиты растений. Эти соединения могут действовать непосредственно как мощные антиоксиданты, антибактериальные или противогрибные агенты против патогена или действовать косвенно, активируя защитную реакцию растений. Помимо алкалоидов и фенолов, некоторые летучие органические соединения (ЛОС) принадлежат к этой группе защитных молекул.
В недавнем исследовании, опубликованном на обложке журнала Plant Physiology, команда Института молекулярной и клеточной биологии растений (IBMCP) Высшего совета научных исследований (CSIC) Политехнического университета Валенсии (UPV) выявила новое летучее соединение - альфа-терпинеол, которое эффективно защищает растения от Pseudomonas syringae. Эта патогенная бактерия наносит серьезный ущерб различным культурам, вызывая бурое слизетечение, пятнистость листьев, повреждение плодов и увядание.
Открытие «ароматов устойчивости» томата может улучшить методы защиты культур, обеспечивая естественную и высокоэффективную защиту растений.
Джулия Перес-Перес, аспирантка UPV и соавтор исследования, объясняет, что, как и в случае человеческого взаимодействия, растения имеют свой собственный способ общения и защиты. «Они выделяют летучие соединения, чтобы предупредить своих соседей об опасности, и используют свое обоняние, чтобы воспринять сообщение. Представьте себе поле томатов, где бактерии проникают в листья растения через устьица. По мере распространения растение защищает себя от атаки, выделяя летучие вещества, такие как терпен. Другие части самого растения и соседние растения «чувствуют» это химическое сообщение и быстро закрывают свои устьица, предотвращая проникновение патогена и тем самым защищая урожай».
Исследователи выполнили метаболомный анализ с использованием ГХ-МС для идентификации ЛОС, дифференциально выделяемых растениями томата, имеющими устойчивость к Pseudomonas syringae, фитопатогенным бактериям, которые также являются модельными.
Анализ этих растений, демонстрирующих так называемый эффектор-триггерный иммунитет, показал, что аромат, характерный для устойчивости, включает эфиры ( Z )-3-гексенола, включая ( Z )-3-гексенилбутаноат (HB), а также некоторые HMTP, такие как α-терпинеол, 4-терпинеол и линалоол. Защитная роль HB уже была продемонстрирована, поскольку он вызывает закрытие устьиц и индуцирует защитную реакцию, тем самым предотвращая проникновение бактерий, соединение запатентовано командой IBMCP с компанией Meristem. Теперь, с открытием терпинеола, также запатентованного, у них есть новый метод усиления устойчивости культур.
«Оба соединения являются частью того, что мы называем ароматом устойчивости, который символизирует запах выживания для растений томатов», — добавляет Перес-Перес.
По словам команды IBMCP, применение терпинеола и HB было бы очень простым и универсальным: их можно распылять непосредственно на растения или применять с помощью диффузоров. Фактически, в рамках проекта, проводимого совместно с компанией Meristem, ученые изучают возможную синергию между этими и другими летучими соединениями для эффективной и очень дешевой активации защитной реакции растений.
«Использование этих соединений предлагает сельскохозяйственному сектору новую экономичную, быструю и высокоэффективную альтернативу для повышения урожайности такой важной культуры, как томат», - добавляет Пурификасьон Лисон, исследователь IBMCP и преподаватель кафедры биотехнологии Школы сельскохозяйственной инженерии и окружающей среды (ETSIAMN) и соавтор исследования.
Кроме того, применение этих соединений в сельскохозяйственных обработках также сократит использование химических соединений. «Это не только полезно для окружающей среды, но и способствует более устойчивому сельскому хозяйству», - добавляет Мария Пилар Лопес Греса, исследователь IBMCP и старший преподаватель ETSIAMN.
По мнению исследователей, эта естественная стратегия может служить барьером от бактерий и других инфекций и даже защищать растения от последствий засухи.
«Это открытие IBMCP представляет собой значительный прорыв в области защиты растений, предлагая естественное, эффективное и экологически безопасное решение современных сельскохозяйственных проблем», заключают исследователи IBMCP.
Источник и фото: Technical University of Valencia.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.