У растений есть секретное оружие для борьбы со стрессом
Растения часто не могут расти, когда испытывают стресс от изменений окружающей среды, таких как непредсказуемые климатические сдвиги, которые мы сейчас переживаем, и это сказывается на нашем продовольственном снабжении.
Но недавнее исследование показало удивительный поворот - растения не просто выживают, они находят способы процветать. Исследование показывает, как растения вырабатывают специальное антистрессовое соединение, которое помогает им противостоять суровым условиям.
Исследователи из Университета Восточной Англии (UEA) сделали большой шаг вперед, определив гены, которые позволяют растениям производить это соединение, известное как диметилсульфониопропионат (DMSP).
Это открытие открывает захватывающие возможности для создания культур, способных лучше справляться со стрессами меняющегося мира.
Антистрессовая молекула растений
Интересно, что хотя большинство растений вырабатывают DMSP, те, у которых он вырабатывается в большом количестве, демонстрируют необычайную способность процветать даже в сложных условиях, например в прибрежных районах с высоким содержанием соли.
Кроме того, исследование показывает, что растения можно выращивать и в других стрессовых условиях, таких как засуха, добавляя к ним ДМСП или создавая растения, способные вырабатывать собственный ДМСП.
Такой подход может оказаться особенно полезным для повышения продуктивности сельского хозяйства на почвах с дефицитом азота.
«Наше исследование показало, что большинство растений вырабатывают антистрессовое соединение DMSP, но солончаковая трава Spartina отличается тем, что накапливает его в больших количествах», - говорит профессор Джон Тодд, преподаватель Школы биологических наук UEA.
«Это важно, поскольку солончаки Spartina являются глобальными очагами производства DMSP и образования охлаждающего климат газа диметилсульфида под действием микробов, расщепляющих DMSP».
Новые возможности для повышения устойчивости растений к стрессу
«Это открытие дает фундаментальное представление о том, как растения переносят стресс, и открывает перспективные пути для повышения устойчивости сельскохозяйственных культур к засолению и засухе, что важно для повышения устойчивости сельского хозяйства в условиях глобального изменения климата», - сказал ведущий автор исследования доктор Бен Миллер.
В исследовательскую группу вошли ученые не только из Школы химии, фармации и фармакологии UEA, но и специалисты из Океанического университета Китая.
Растения, процветающие в сложных условиях
Команда исследовала Spartina anglica, вид кордграсса солончакового, известного высоким уровнем производства DMSP.
Они сравнили ее гены с генами других растений, которые также производят ДМСП, хотя и в основном в низких концентрациях. К этой категории относятся ячмень и пшеница - основные культуры, занимающие огромные площади в Великобритании.
В результате такого всестороннего сравнения исследователи выявили три фермента, имеющих решающее значение для производства ДМСП на высоком уровне у Spartina anglica.
Новая эра устойчивого сельского хозяйства
Помимо защиты от стресса, DMSP играет важнейшую роль в глобальном круговороте углерода и серы, а также в производстве климатически активных газов.
В мире, который борется с изменением климата и его последствиями, эти результаты дают проблеск надежды.
Используя силу DMSP и генов растений, которые его производят, мы можем начать новую эру устойчивого сельского хозяйства, которое не только выживает, но и процветает в сложных условиях.
Будущее сельского хозяйства, устойчивого к стрессам
Этот прорыв в нашем понимании взаимоотношений между растениями и DMSP открывает новый мир захватывающих возможностей для сельского хозяйства, особенно в свете постоянно растущего стресса, вызванного изменением климата.
Представьте, что вы выращиваете культуры, которые не только выдерживают суровые условия, но и цветут в них. Эти новые перспективы могут позволить ученым направлять растения в условиях засушливой почвы или засухи, не прибегая к избытку воды или удобрений.
Исследователи из UEA продолжат изучать, как можно увеличить производство DMSP в различных видах растений и изучать последствия для глобального выращивания продуктов питания.
В случае успеха мы можем стать свидетелями не только резкого повышения производительности ферм, но и скачка к более экологичным методам ведения сельского хозяйства.
Кроме того, учитывая, что DMSP связан с климатически активными газами, это исследование может предложить инновационные решения для актуальных проблем изменения климата.
Продолжая эти важнейшие исследования, мы можем представить себе будущее, в котором наши растения будут способны противостоять любым природным стрессам, обеспечивая надежное снабжение продовольствием в быстро меняющемся мире.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
