Изучение реакции растений на стрессоры окружающей среды – ключ к устойчивому сельскому хозяйству

Группа исследователей из Швеции получила новое представление о молекулярных механизмах, связанных с реакцией растений на стрессовые факторы окружающей среды, такие как прикосновение, обрезка или инфекции.

Ученые исследовали внутреннюю работу таких реакций и результирующее поведение растения, обнаружив новые важные генетические факторы, которые могут повлиять на урожайность.

Команда Лундского университета подтвердила, что растения реагируют на механические раздражители, чтобы лучше справляться с конкретными экологическими угрозами.

Ассоциация Исследование опубликованный в журнале Science Advances, объяснил, что механическая стимуляция вызывает быстрые изменения экспрессии генов и влияет на внешний вид растений (тигмоморфогенез) и цветение».

Тигмоморфогенез возникает в результате повторной стимуляции и включает значительные изменения в морфологии растений, такие как карликовость, содержательность, измененные механические свойства стебля, задержку цветения, улучшенную прочность закрепления корней и уменьшение устьичного отверстия.

Такие изменения, как правило, улучшают способность растений противостоять сильным ветрам и улучшают их реакцию на инфекцию. Кроме того, эти изменения могут усилить устойчивость к холоду, засолению или засухе.

Новое исследование и несколько других исследований, изучающих аналогичные реакции растений, способствуют росту знаний о механизмах, которые, по мнению ученых, могут иметь решающее значение для улучшения методов ведения сельского хозяйства.

Механостимуляция привлекает внимание как потенциальный метод устойчивого ведения сельского хозяйства для повышения продовольственной безопасности», — пишут исследователи.

Однако реакция растений на механическое раздражение очень сложная, так как зависит от интенсивности механической нагрузки и частоты воздействий», — добавили они. Понимание молекулярного механизма механовосприятия растений и тигмоморфогенеза необходимо для применения этого метода в крупномасштабном сельском хозяйстве».

Предыдущие исследования определили молекулярные механизмы, связанные с механовосприятием растений. В других исследованиях отмечена важная взаимосвязь между жасмоновой кислотой и передачей сенсорных сигналов.

Несмотря на многолетние исследования того, как контролируются транскрипционные ответы на механическую стимуляцию у растений, было идентифицировано и последовательно подтверждено лишь несколько регуляторов», — пишут исследователи.

Здесь мы использовали обратную генетику, чтобы дополнительно охарактеризовать молекулярные механизмы, лежащие в основе передачи сигналов осязания», — добавили они.

Например, Оливье Ван Акен, биолог из Лундского университета, рассказал журналу ScienceAlert: Мы подвергли кресс-салат мягкой щетке, после чего активировались тысячи генов и высвобождались гормоны стресса. Затем мы использовали генетический скрининг, чтобы найти гены, отвечающие за этот процесс».

По словам его коллеги Эссама Дарвиша, результаты исследования решить научную тайну, которая ускользала от молекулярных биологов всего мира в течение 30 лет».

Мы определили совершенно новый сигнальный путь, который контролирует реакцию растения на физический контакт и прикосновение», — добавил он. Теперь поиск новых путей продолжается».

Исследователи считают, что лучшее понимание этих механизмов может открыть новые возможности для глобального сельского хозяйства. изменение климата и конфликты, угрожающие продовольственной безопасности во многих регионах.

Учитывая экстремальные погодные условия условиях и патогенных инфекциях, к которым приводит изменение климата, крайне важно найти новые экологически ответственные способы повышения продуктивности и устойчивости сельскохозяйственных культур», — заключил Ван Акен.

• Наука развивается
• Предупреждение о науке