Вивчення реакцій рослин на стресові фактори навколишнього середовища ключ до сталого сільського господарства

Команда дослідників зі Швеції отримала нове уявлення про молекулярні механізми, пов’язані з реакцією рослин на стресові фактори навколишнього середовища, такі як дотик, обрізка або інфекція.

Вчені досліджували внутрішню дію таких реакцій і поведінку рослини, виявляючи нові вирішальні генетичні фактори, які можуть впливати на врожайність сільськогосподарських культур.

Команда Лундського університету повторила, що рослини реагують на механічні подразники, щоб краще справлятися з конкретними екологічними загрозами.

Команда вчитися опубліковані в Science Advances пояснили це ​"Механічна стимуляція викликає швидкі зміни експресії генів і впливає на зовнішній вигляд рослин (тігмоморфогенез) і цвітіння».

Тігмоморфогенез генерується багаторазовою стимуляцією і включає значні модифікації морфології рослин, такі як карликовість, тонкість, зміна механічних властивостей стебла, затримка цвітіння, поліпшення міцності коренів і зменшення продихів.

Такі зміни, як правило, покращують здатність рослин протистояти сильному вітру та покращують їх реакцію на інфекцію. Крім того, ці зміни можуть посилити стійкість до холоду, солоності або посухи.

Нове дослідження та кілька інших досліджень, що вивчають подібні реакції рослин, сприяють зростанню знань про механізми, які, на думку вчених, можуть мати вирішальне значення для вдосконалення сільськогосподарських методів.

"Механостімуляція привертає увагу як потенційний метод сталого сільського господарства для покращення продовольчої безпеки», – пишуть дослідники.

"Але реакція рослин на механічне подразнення дуже складна, оскільки залежить від інтенсивності механічного навантаження та частоти впливів», – додали вони. ​"Розуміння молекулярного механізму механоперцепції рослин і тігмоморфогенезу є вкрай необхідним для застосування цього методу для великомасштабного землеробства».

Попередні дослідження виявили молекулярні механізми, пов’язані з механоперцепцією рослин. Інші дослідження відзначили важливий зв’язок між жасмоновою кислотою та сигналізацією дотику.

"Незважаючи на багаторічні дослідження того, як реакція транскрипції на механічну стимуляцію в рослинах контролюється, лише кілька регуляторів були ідентифіковані та послідовно перевірені», — пишуть дослідники.

"Тут ми використали зворотну генетику, щоб додатково охарактеризувати молекулярні механізми, що лежать в основі сигналізації дотику», — додали вони.

Наприклад, Олів’є Ван Акен, біолог з Лундського університету, сказав журналу ScienceAlert: ​"Ми піддали рослину крес-крес-тале м’якому чищенню, після чого були активовані тисячі генів і вивільнялися гормони стресу. Потім ми використали генетичний скринінг, щоб знайти гени, які відповідальні за цей процес».

За словами його колеги Ессама Дарвіша, результати дослідження ​"розгадати наукову таємницю, яка вислизала від світових молекулярних біологів протягом 30 років».

"Ми визначили абсолютно новий сигнальний шлях, який контролює реакцію рослини на фізичний контакт і дотик», – додав він. ​"Тепер пошук інших шляхів триває».

Дослідники вважають, що краще розуміння цих механізмів може дати нові можливості для глобального сільського господарства зміна клімату і конфлікти, що загрожують продовольчій безпеці в багатьох регіонах.

"З огляду на екстремальна погода умов і патогенних інфекцій, до яких призводить зміна клімату, надзвичайно важливо знайти нові екологічно відповідальні шляхи підвищення продуктивності та стійкості сільськогосподарських культур», — підсумував Ван Акен.

• Наука розвивається
• Оповіщення про науку