Куриное просо, или ежовник обыкновенный, принято считать злостным сорняком. Однако, и у него есть светлая сторона, которая поможет помочь защитить производство сельскохозяйственных культур и сократить гибель растений из-за засухи.
Новое открытие суперсвойства куриного проса может стать переломным моментом в создании засухоустойчивых культур, сообщает Служба сельскохозяйственных исследований (ARS) Министерства сельского хозяйства США и напоминает, что на засуху приходится четверть потерь урожая в США.
Вода необходима растениям для роста, выживания и размножения. Засуха вызывает сильный стресс у растений и может значительно сократить годовой урожай или уничтожить весь урожай подчистую. Засуха также увеличивает расходы для фермеров, которые должны вкладывать средства в орошение, чтобы сохранить урожай. Эти последствия и расходы приводят к сокращению поставок продовольствия и повышению цен на продукты питания для потребителей.
После многих лет изучения механизмов и последствий засухи для растений ученые из Службы сельскохозяйственных исследований (ARS) Министерства сельского хозяйства США и Университета штата Колорадо (CSU) определили, как растения погибают во время засухи и как некоторые последствия засухи можно обратить вспять. Они также установили, что ежовник обыкновенный (дикий родственник проса) с замечательной устойчивостью к экстремальной засухе демонстрирует способность «воскрешаться» после острых засушливых эпизодов.
Во время сильного стресса засухи почва и атмосфера становятся настолько сухими, что жидкая вода внутри растения превращается в водяной пар. Этот процесс, известный как образование эмболии, приводит к закупорке пузырьков газа в водопроводящих тканях растения. Эти закупорки эмболии уменьшают транспорт воды и минералов из почвы и корней в листья, нарушая основные процессы роста, размножения и выживания растений.
Образование эмболии плохо изучено в растениях, поскольку эмболию нельзя было увидеть с помощью типов инструментов и методологии, используемых в прошлых исследованиях. Группа ученых из ARS и CSU использовала инновационный метод, который включал сканирование целых растений с помощью лабораторного рентгеновского аппарата. Аппарат позволял им видеть движение воды через сегменты растения, включая стебли, корни и листья, что позволило ученым обнаружить эти газовые пузырьковые образования или эмболии по всему растению.
«Мы обнаружили, что дикий родственник проса способен обратить вспять образование эмболии в водопроводящих тканях. Мы называем это растение воскрешенным просом, потому что если растение поливать даже после того, как эмболизировалось почти 100% ткани, оно способно повторно заполнить эти эмболии и восстановиться. Это исследование дает первые прямые доказательства полного и функционального «заполнения» ксилемы стебля после сильного стресса засухи. Этот прорыв бросает вызов давним предположениям о гидравлическом восстановлении растений и имеет значительные последствия для устойчивости сельскохозяйственных культур в условиях ограниченного количества воды», - рассказал Шон Глисон, исследователь-физиолог растений ARS в Отделе исследований управления водными ресурсами и систем в Колорадо.
Трой Очелтри, соавтор статьи и сотрудник Департамента лесного хозяйства и пастбищного хозяйства CSU, объяснил важные последствия, которые это исследование имеет как для улучшения сельскохозяйственных культур, так и для естественных пастбищ.
«Результаты показывают, что даже если растения подвергаются сильному стрессу, они могут восстановиться в тот же год засухи и снова начать расти. Эта способность влияет на урожайность сельскохозяйственных культур и количество корма, доступного для скота», - сказал он.
Исследователи стремятся использовать новые технологии, чтобы перенести устойчивость, присущую ежовнику обыкновенному, на другие виды сельскохозяйственных культур, такие как пшеница, кукуруза и рис, тем самым защищая продуктивность культурных растений.
Источник: ARS. На фото - ученый ARS Шон Глисон и «воскрешенное» просо. Фото Джареда Стюарта из CSU.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.