«Прививка» от стресса: ученые тестируют новый способ защиты растений
19 Сентября 2019

Сотрудники кафедры физиологии растений и биотехнологии БИ ТГУ внедряют новый подход к защите сельскохозяйственных культур. Повысить их устойчивость к неблагоприятным факторам, в первую очередь, к нехватке воды, помогает «прививка» фитогормонами — брассиностероидами. Результаты испытаний растений, проведенные в жёстких условиях хлоридного засоления, показали, что «прививка» значительно повышает стресс-толерантность сельхозкультур. Проект реализуется при поддержке Научного фонда ТГУ им. Д.И. Менделеева.

— У растения много разных механизмов для того, чтобы преодолеть действие стресса, но они включаются только после встречи с «врагом». Мы решили попробовать защитить их заранее ещё до встречи с негативным фактором и потренировать защитные системы растения с помощью «прививки», или прайминга, — говорит доцент кафедры физиологии растений и биотехнологии БИ ТГУ Марина Ефимова. — Для этого производится обработка растений экологически чистыми фитогормонами — брассиностероидами, которые отвечают за нормальное функционирование растения, особенно в неблагоприятных условиях — при пониженных температурах, избытке влаги и засухе, болезнях, действии пестицидов. После «прививки» мы проверяем, как долго растение «помнит» химический сигнал. 

img_5912.jpg

Биотехнологи ТГУ исследуют отклик растения, который происходит на молекулярно-генетическом, клеточном и организменном уровнях. Современные подходы позволяют учёным отследить изменения не отсроченно, а вскоре после действия брассиностероида.

Проверяя эффективности прайминга, учёные БИ ТГУ уже протестировали рапс (недавно в Томской области был построен завод по его переработке и увеличены объемы выращивания) и картофель, являющийся стратегически важным продуктом для всей России. Следующей культурой для испытаний станет пшеница.

Технически прайминг — простая и быстрая процедура. Растения обрабатывают брассиностероидами в крайне низкой концентрации — 10-10М, что составляет одну миллиардную долю моля. После этого объекты помещают в условия хлоридного засоления, которое провоцирует сразу три вида стресса: осмотический (недостаток влаги), токсический (негативное действие избытка ионов) и окислительный (нарушение жизни клетки активными формами кислорода) .

— Модель хлоридного засоления служит хорошим полигоном для испытаний. Если в таких условиях растение выжило, значит, оно застраховано практически в любой ситуации, — объясняет Марина Ефимова. — С другой стороны, проблема хлоридного засоления почв является актуальной для целого ряда стран, среди которых Пакистан, Индия, в Средней Азии засолено около половины распаханных земель, в России от него страдает Поволжье. Проведенные испытания показывают, что эту проблему можно решать экологичным и надежным способом — с помощью «прививки» фитогормонами.

По словам ученого, на сегодняшний день известно около 70 брассиностероидов. Японцы, которые являются первооткрывателями этих соединений, называют их «дирижёрами растительного царства». Поскольку в растениях фитогормоны содержатся в очень низких концентрациях, большие объёмы брассиностероидов для практики получают синтетическим путем. Пока хорошо изучены и используются для создания биостимуляторов только два — эпибрассинолид и гомобрассинолид.

Одним из признанных «синтетиков» брассиностероидов является приглашенный сотрудник кафедры физиологии растений и биотехнологий ТГУ, заведующий лабораторией химии стероидов Института биоорганической химии НАН Беларуси академик Владимир Хрипач. Благодаря такому сотрудничеству ученые ТГУ имеют возможность работать с разными соединениями. В ходе испытаний биотехнологи уже протестировали три фитогормона стероидной природы, которые в разной степени проявили высокую эффективность в защите растений от мультифакторного стресса.