Избавить растения от стресса. Ученые нашли способ снизить потери урожая злаковых культур из-за засухи

Засуха как один из основных негативных факторов глобального изменения климата наносит огромный экономический ущерб сельскохозяйственному производству. Ученые Биологического института Томского государственного университета и Института биоорганической химии НАН Беларуси нашли способ эффективной защиты злаковых культур от стресса, вызванного дефицитом пресной воды.

В качестве инструмента для повышения устойчивости растений к засухе биологи используют природный компонент – фитогормоны. Результаты исследования опубликованы в журнале Plants (Q1).

Действие засухи на растения проявляется в подавлении роста, уменьшении площади листьев, длины побегов и корней, нарушению процессов фотосинтеза. Стоит отметить, что, помимо засухи, дефицит воды проявляется и при других стрессовых воздействиях, например, высоких и низких температурах или загрязнении почвы.

• Лилия Коломейчук, старший научный сотрудник лаборатории биохимии и молекулярной биологии БИ ТГУ

Для защиты сельхозкультур от повреждающих факторов биологи Томского государственного университета используют стероидные фитогормоны – брассиностероиды, играющие жизненно важную роль в регулировании различных физиологических процессов. Вместе с тем этот вид гормонов выступает как адаптоген и повышает сопротивляемость растений к широкому спектру вредных воздействий.

Действие брассиностероидов на растения является видоспецифичным и для эффективного использования требует подробного изучения. Кроме того, влияние фитогормонов на растения зависит не только от вида самого растения, но от концентрации и способа воздействия. В нашем исследовании впервые проведена кратковременная – двухчасовая предобработка растений ячменя несколькими представителями группы брассиностероидов. В лаборатории условия засухи можно моделировать разными способами. Мы выбрали модель эксперимента с почвенной засухой, которая наибольшим образом соответствует реальному состоянию сельскохозяйственных угодий.

• Лилия Коломейчук

Для предобработки (замачивания) семян требуется гораздо меньше раствора гормонов, чем для полива или опрыскивания растений, потому такой способ значительно дешевле. В условиях климатических изменений и сложности орошения больших посевных площадей подобное применение биорегуляторов является очень эффективным и актуальным.

Предварительная обработка ячменя брассиностероидами позволила сохранить биомассу растений в условиях засухи и значительно увеличила активность антиоксидантных ферментов, которые являются инструментом защиты растений при стрессе: супероксиддисмутазы – в семь раз, каталазы – на 36 процентов. В исследовании также дана оценка экспрессии генов синтеза пролина, который играет важную роль для поддержания растения при водном дефиците.

Добавим, что брассиностероиды, применяемые в исследовании, синтезированы в лаборатории химии стероидов Институт биоорганической химии НАН Беларуси. Эти соединения являются экологически безопасными, поскольку аналогичны природным гормонам растений.

Исследование выполнено в рамках совместного гранта Российского научного фонда (проект № 23-44-10019) и Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (проект № X23RSF-087).

Фото пресс-службы ТГУ