Засухоустойчивостью растений можно управлять?
Перед лицом сокращения запасов воды в селекции нужны креативные подходы
Обычно растениеводы думают о том, как увеличить урожай за счет дополнительного полива, но у некоторых ученых, наоборот, появились идеи о том, как усилить засухоустойчивость растений. Инновационный переключатель, добавленный в геном растения, однажды может позволить фермерам подготовить растения к засухе, лишь распылив над своими полями широко используемый в сельском хозяйстве препарат.
Данный способ, описанный в журнале Nature, позволяет закрывать крошечные поры (стомы) на листьях растений, которые поглощают углекислый газ (ключевой элемент фотосинтеза), но в процессе расходуют воду.
«Терять воду нормально, если ее вокруг много, — говорит Шон Катлер. биолог Университета Калифорнии в городе Риверсайд и один из авторов исследования. — Но когда воды становится недостаточно, растению необходимо прекратить рост, чтобы сохранить водные запасы».
Исторически селекционные программы базировались на достижении большого урожая, а не на управлении потреблением воды, но смутная угроза сокращения водных запасов и изменения климата заставила ученых задуматься, как можно увеличить засухоустойчивость растений.
Один из вариантов реакции растений на нехватку воды — это производство гормона под названием абсцизовая кислота, которая позволяет закрывать стомы и минимизировать водные потери.
Проблема белка
Ученые десятилетиями искали белок, отвечающий за синтез абсцизовой кислоты, и способы контроля над этой реакцией. В 2009 г. исследовательская группа Катлера, как и другие группы, достигла успеха, и начались поиски практического применения открытия.
Исследователи отметили места, где абсцизовая кислота привязывается к соответствующему белку, и составили библиотеку всех возможных мутаций в этом месте. После этого началась проверка реакций рецепторов на различные химикаты, используемые в сельском хозяйстве.
Один из химикатов — фунгицид под названием мандипропамид — оказался особенно эффективен в привязывании к рецептору абсцизовой кислоты и заставлял его менять форму. Вживив созданный рецептор в модельное растение резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana) и в ростки томата, ученые смогли убедиться, что при распылении над растениями мандипропамида их устойчивость к нехватке воды повышается.
Тем не менее, еще непонятно, как этот способ покажет себя на других сельскохозяйственных культурах и в реальных условиях.
Противоречивые механизмы
Джон Пассиура, специалист австралийского Государственного объединения научных и прикладных исследований в городе Канберра, пока осторожно отзывается о потенциале данной технологии. По его словам, в сравнении с имеющимися методами регулировки роста и потребления растением воды (например, изменения количества азота, получаемого растением), преимуществ может быть довольно мало, если они вообще будут: «При недостатке охлаждения испарением через стомы растения просто поджарятся».
По мнению же Цзянь-Кан Чжу, биолога Университета Пердью в Западном Лафайете (США), данный подход креативен и вполне может быть применен к другим рецепторам для регулировки иных аспектов роста растения.
Олег Крафт
На заставке фото с сайта img.bhs4.com
