- ПН-СБ
- 8:30 - 19:30
Генетика в борьбе с засухой в 2024
Категория:
Природа - создана наиболее мудро и совершенно. Человек со всеми своими ультрасовременными технологиями и разработками приблизился к ее познанию на один, маленький шаг. Засуха - для растений далеко не новое испытание, и они способны самостоятельно переходить на режим экономии воды. Ученых давно интересовала возможность руководить этой возможностью. В в 2024 такая перспектива приобрела новые очертания.
Краткое содержание статьи:
Механизм реакции растения на засуху
Для того, чтобы жить, растение пропускает каждые сутки через себя большое количество воды. Злаковая зерновая культура употребляет приблизительно 1 литр воды за это время. Из грунта вода попадет в корневую систему и под действием давления двигается по растению к листьям, где испаряется через устьица - особенные отверстия. Эти устьица и регулируют объемы испарения влаги и если человек не может регулировать уровень обеспечения влагой, то вполне может попробовать уменьшить испарение растения.
Механизм реакций растений на нехватку влаги заключается в выработке фитогормонов, что снижает активность генов, уменьшается размер устьиц на листьях, замедляется испарение. Ученым осталось найти способ, который будет включать этот механизм перед тем как растение начнет ощущать действие засушливых условий. Казалось бы, решение лежит на поверхности - орошение растения раствором абзциловой кислоты. Но синтез данного вещества очень дорогостоящий и оно очень долго распадается.
Механизм реакций растений на нехватку влаги заключается в выработке фитогормонов, что снижает активность генов, уменьшается размер устьиц на листьях, замедляется испарение. Ученым осталось найти способ, который будет включать этот механизм перед тем как растение начнет ощущать действие засушливых условий. Казалось бы, решение лежит на поверхности - орошение растения раствором абзциловой кислоты. Но синтез данного вещества очень дорогостоящий и оно очень долго распадается.
Мандипропамид - как способ включать режим экономии воды
Группа научных сотрудников, представляющих Калифорнийский университет нашли “ключ” - ученые выявили, что молекула воды хинабактин способна водить растительный организм в состояние сберегания влаги. Но новейшему веществу еще необходимо пройти через длительные исследования на подтверждение того, что оно не оказывает вредного воздействия. Научным сотрудникам остается одно - искать другие химические вещества, которые уже широко применяются в агрономии.
Современная биоинженерия полностью дает возможность осуществить это. Было принято решение модифицировать рецептор-белок абсцизовой кислоты таким образом, чтобы он мог соединиться с молекулами химического вещества, который уже используется аграриями. В результате проверки множества вариантов и результатов исследований был получен результат, который с достаточной эффективностью может активизировать режим сохранения влаги в ответ на связывания молекул фунгицида мандипропамида. Данный фунгицидный препарат уже давно используется в сельхозхозяйстве в борьбе с широким спектром грибковых болезней сельхозкультур. Учеными был получен рецептор, который под действием мандипропамида может активизировать реакции, включающие режим сбережения влаги. А для того, чтобы растение могло и дальше самостоятельно реагировать на засушливые условия, природный вариант его рецепторов был оставлен. В дополнение ученые ввели в культуру ген модифицированного рецептора, который оказывает активную реакцию на мандипропамид. Практическое воплощение было получено на растение Таля, которое выступает классическим объектом исследований.
Исследования эффективности мандипропамида
Смена размера устьица на листке проверяли непрямым способом - с помощью измерения температуры листьев. Так как процесс испарения влаги через устьице понижает температуру, то при закрытии устьиц, и температура должна повышаться. Так и вышло. Ученые смогли убедиться, что модифицированные растения после обработки мандипропамидом снижают температуру листьев в среднем на + 2 градуса. Мандипропамид реально уменьшал устьица на листьях и заставлял растения экономить влагу.
Следующий шаг - проверка того, насколько лучше эти растения могут вынести засушливые условия и нехватку воды. Для этого обычные и модифицированные растения выращивались три недели, а потом не орошались на протяжении 10 суток. Перед началом и на 3 день исследований эксперимента объекты проходили обработку мандипропамидом. Исследование подтвердил эффективность метода - во время искусственной засухи растения с вставленными в них рецепторами и обработанные мандипропамидом имели более здоровый и свежий вид чем обычные растения. Позже аналогичный эксперимент был повторен на томатах.
Созданный учеными рецептор, который активизируется безопасным химическим веществом, дает возможность получить полный контроль над водным режимом и эту способность можно включать при возникшей потребности.
Следующий шаг - проверка того, насколько лучше эти растения могут вынести засушливые условия и нехватку воды. Для этого обычные и модифицированные растения выращивались три недели, а потом не орошались на протяжении 10 суток. Перед началом и на 3 день исследований эксперимента объекты проходили обработку мандипропамидом. Исследование подтвердил эффективность метода - во время искусственной засухи растения с вставленными в них рецепторами и обработанные мандипропамидом имели более здоровый и свежий вид чем обычные растения. Позже аналогичный эксперимент был повторен на томатах.
Созданный учеными рецептор, который активизируется безопасным химическим веществом, дает возможность получить полный контроль над водным режимом и эту способность можно включать при возникшей потребности.
Результаты исследований японский ученых
Аналогичным путем пошли и японские ученые с Института физико-химических исследований. Они выявили крохотный гормон CLЕ25, действие которого на устьица идентична. С помощью высокочувствительных технологий масс спектрометрии и скринингу исследователи смогли отследить движение молекулы CLЕ25 от корней к листьям. Выяснили и ее способность помогать растению закрывать устьица и удерживать воду. Обнаружение данного гормона и подтверждение того, что он помогает растением в засуху - это только начало. Уже скоро результаты исследования воплотятся в создание новых стрессоустойчивых культур. Сейчас японские ученые трудятся над модифицированными пестицидами, которые будут более эффективны для стрессоустойчивости, чем природные. Одновременно с этим ведутся исследования на предмет того, как совмещать функциональные пестициды с удобрениями для повышений устойчивости к засухе.
Эффективными сейчас в агрономии есть использование антистрессовых препаратов, таких как Гумат калия, в состав препарата входят гуминовые и фульвовые кислоты, которые в свою очередь помогают бороться растению со стрессом, сохраняють влагу в растении и повышают урожай.
Эффективными сейчас в агрономии есть использование антистрессовых препаратов, таких как Гумат калия, в состав препарата входят гуминовые и фульвовые кислоты, которые в свою очередь помогают бороться растению со стрессом, сохраняють влагу в растении и повышают урожай.
Дата публикации:
2023-08-06
Последний измененный:
2024-01-03
