Исследователь Южно-Уральского государственного университета, на основе анализа мировых данных, подтвердил ключевую роль активных форм кислорода (Reactive Oxygen Species, ROS) в реакции зерновых культур на стрессовые факторы, вызванные глобальным потеплением. Показано, что ROS обладают двойственным эффектом: они могут причинять вред, но вместе с тем активируют генетические механизмы, помогающие злаковым адаптироваться к засухе, жаре и засолению почв.
Аммар Кади, молодой научный сотрудник кафедры «Пищевые и биотехнологии», посвятил своё исследование этому вопросу и опубликовал статью в выпуске журнала «Вестник ЮУрГУ».
Настоящая работа представляет собой синтез и анализ актуальных международных исследований, изучающих роль активных форм кислорода в стрессовой адаптации растений.
Речь идёт о рисе, пшенице, просо, ячмене и сорго — продовольственных культурах, обеспечивающих более половины калорий, потребляемых человечеством, и формирующих базу мировой экономической устойчивости. С учётом глобального потепления их урожайность становится всё более уязвимой к засухам, засолению почв, экстремальным температурам, дефициту питательных веществ, нашествию вредителей и патогенов.
При стрессовом состоянии растение сталкивается с избытком активных форм кислорода (ROS), которые накапливаются в хлоропластах и митохондриях клеток. Среди них выделяют супероксид-анион, перекись водорода, гидроксильный радикал и синглетный кислород.
Чрезмерное образование активных форм кислорода вызывает окислительное повреждение липидов, нуклеиновых кислот и белков. В результате рост растения замедляется, и оно пытается усилить газообмен: активнее захватывает углекислый газ и выделяет кислород. Однако засуха снижает внутрирастительную фиксацию CO2, замедляя этот процесс.
ROS — не просто вредное для растений вещество, а сигнал тревоги, тесно связаный с уровнями фитогормонов. Кроме того, он выступает регулятором эпигенетических механизмов, влияя на экспрессию генов и тем самым адаптируя не только само растение к засухе, но и его потомство, что в будущем формирует базу для засухоустойчивого сорта.
По результатам анализа ряда публикаций Аммар Кади и его коллег показывают, что ROS вызывает модификацию гистонов — белков, которые упаковывают ДНК. Эти изменения формируют так называемую память о стрессе, благодаря которой растение быстрее и эффективнее реагирует на повторяющиеся стрессовые воздействия.
Например, избыток активных форм кислорода у риса инициирует окислительный сигнал, запускающий активацию генов, обеспечивающих засухоустойчивость. У пшеницы засушливые условия приводят к росту уровня перекиси водорода, что усиливает экспрессию генов, защищающих фотосинтетический аппарат.
Понимание влияния фактора активных форм кислорода (ROS) становится критически важным при разработке новых сортов культур и планировании посевов в условиях засухи, повышения температур и засоления почв — последствий глобального потепления.
Сегодня российская агронауке делает ставку на селекцию новых сортов, включая устойчивые к засухе, в рамках программы научно‑технического прогресса АПК как ключевого инструмента реализации национального проекта «Технологическое обеспечение продовольственной безопасности».
Исследования были выполнены при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ) в рамках проекта 24-16-20028.
Информацию предоставил пресс-центр ЮУрГУ.
Источник: Минсельхоз Челябинской области.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.