Ученые ТГУ научились защищать растения от накопления тяжелых металлов
6 Декабря 2017

Биологи ТГУ в рамках гранта РНФ изучают свойства растительных стероидных гормонов – брассиностероидов. Исследователи обнаружили, что фитогормоны способны препятствовать накоплению тяжелых металлов в растениях. Наряду с этим брассиностероиды обладают комплексом других уникальных свойств, в частности, запускают процесс светового развития в темноте. Полученные данные ученые используют для создания новых эффективных и безопасных биотехнологий.

– Брассиностероиды – это гормоны, которые отвечают за нормальное функционирование иммунной системы растения, особенно в неблагоприятных условиях – при пониженных температурах, избытке влаги и засухе, болезнях, действии пестицидов и других. Они содержатся в растениях в крайне низких концентрациях, поэтому растения не могут служить источником их получения. По этой причине большие объемы брассиностероидов для практики получают синтетическим путем, – рассказывает доцент кафедры физиологии растений и биотехнологии БИ ТГУ Марина Ефимова.

IMG_5912.jpg

По словам Марины Ефимовой, сегодня известно более 70 различных брассиностероидов. Хорошо изучен и используется для создания биостимуляторов только один. За последнее время ученые ТГУ апробировали еще 10 стероидных фитогормонов. Их синтезом занимается заведующий лабораторией химии стероидов Института биоорганической химии НАН Беларуси, приглашенный сотрудник кафедры физиологии растений и биотехнологий ТГУ, академик Владимир Хрипач.

В ходе исследований новых соединений ученые тестируют биорегуляторы на разных культурах и выясняют, какие из присущих им свойств можно использовать для защиты растений. Одной из таких полезных характеристик является способность брассиностероидов препятствовать накоплению растениями тяжелых металлов, присутствие которых делает продукт токсичным.

– В ходе проведения серии экспериментов с картофелем и рапсом результаты показали, что даже самая низкая использованная нами концентрация брассиностероидов – 10-12 М – обеспечивает растениям хороший защитный эффект, – говорит Марина Ефимова. – В частности, фитогормоны защищают растения от накопления свинца и меди. В настоящее время мы выясняем, как именно брассиностероиды блокируют поступление тяжелых металлов в клетки растения.

Наряду с этим фитогормоны усиливают интенсивность фотосинтеза в условиях недостаточной освещенности. Они не способны заменить дневной свет, но могут повысить урожайность растений при его нехватке.

Полученные данные были использованы учеными ТГУ для разработки прайминга – нового способа защиты растений. Эта кратковременная обработка семян раствором брассиностероидов позволяет растениям обеспечить запас прочности на «черный день». Но даже если экстремальных условий не наступит, положительный эффект все равно проявится – в виде повышения урожайности. 

Раствор также можно использовать для обработки посевов, причем на один гектар достаточно одного миллиграмма биорегулятора. В 2017 году полевые эксперименты проводились в Томской, Кемеровской и Новосибирской областях. Предобработка посадочного материала фитогормонами увеличила количество здоровых клубней и их массу. Насколько прайминг улучшает лежкость картофеля, станет известно весной 2018 года.

Добавим, что исследования проводятся совместно с Институтом физиологии растений РАН при участии члена-корреспондента РАН Владимира Кузнецова.