СуперСадовод
  • Разрабатывается спрей против засухи для растений

    27.05.2014

    Разрабатывается спрей против засухи для растений Когда наступает засуха, растения вырабатывают абсцизовую кислоту (АБК), гормон стресса, который помогает им с ней справиться. В частности, этот гормон включает специальные рецепторы в растениях.

    Ботаники выявили недорогие синтетические химические вещества, квинабактины, которые имитируют АБК. Опрыскивание растений АБК улучшает их стрессоустойчивость, повышает качество впитывания воды, однако эта процедура считает дорогостоящей. Квинабактин же станет более дешевым решением проблемы.

    Фермеры из США в последние два года столкнулись с рекордно высокими температурами летом, результатом которых стал рост мировых цен на продукты питания, корма и материалы для тканей.

    Действительно, многие климатологи предупреждают, что вызываемые изменением климата экстремальные погодные явления станут новой нормой для фермеров в Северной Америке и в других местах, требующих отныне новых сельскохозяйственных стратегий для предотвращения потерь урожая.

    Недавно группа исследователей во главе с Шоном Катлером, биологом из Калифорнийского Университета, Риверсайд, нашла новое защищающее от засухи химическое вещество, которое обладает высоким потенциалом, чтобы стать мощным инструментом для защиты растений в новом мире экстремальных погодных условий.

    Названное исследователями «квинабактин», химическое вещество имитирует естественный гормон стресса в растениях, который помогает им справиться с засухой. Результаты исследования опубликуют на этой неделе в Трудах Национальной академии наук.

    Все наземные растения обладают сложной системой зондирования в поисках воды и следующего ответа на засушливый климат, эта система обычно настроена на максимальное соответствие среде, в которой живут растения.

    Например, растения в условиях малого количества воды растут медленно, они не требуют больше воды, чем им доступно.

    Но фермеры всегда хотят быстрорастущие сорта, а их наиболее ценные виды не всегда выводятся из засухоустойчивых предшественников, — объясняет профессор биологии Катлер.

    В результате, сегодня у нас множество культур, которые прекрасно растут в обильные на осадки годы, но дают плохой урожай в засушливый сезон.

    Эта дилемма породила активную охоту как на новые засухоустойчивые культуры, так и на химикаты, которые фермеры могут использовать для повышения урожайности в неблагоприятных условиях.

    При экспериментах на арабидопсисе Катлер с коллегами сосредоточили свои усилия на изучении эндогенной системы, участвующей в ответе растения на засуху.

    В листьях растении находятся крошечные поры- устьица, которые динамически открываются и закрываются, чтобы контролировать потери испаряющейся воды.

    Но чтобы растения могли поглощать углекислый газ из атмосферы, устьица должны быть открыты некоторое время, что и приводит к неизбежной потере воды.

    Во время засухи устьица плотно закрываются, чтобы ограничить потери воды. Открытие и закрытие пор координирует гормон АБК. По всему растению клетки производится большое количество АБК, когда уровень воды снижается.

    АБК распространяется по всему растению, чтобы дать тому сигнал о стрессовой ситуации, и чтобы устьица закрылись. Внутри клеток АБК активирует специальный класс протеинов, которые называются рецепторами.

    Открытие в 2009 году рецепторов АБК той же командой ученых, что и совершила описываемое открытие, было одним из главных прорывов года, поскольку приблизило человечество к решению проблемы засухи.

    Если мы сможем контролировать рецепторы также, как и АБК, тогда найдем и способ контролировать потери воды и повысить терпимость растения к засухе. Многие годы было известно, что простое распыление АБК улучшает использование воды растениями и повышает их стрессоустойчивость, однако АБК слишком дороги для практического использования в полевых условиях для рядового сельского хозяйства, — сказал Катлер.

    Для решения этой проблемы Катлер с командой изучили тысячи молекул недорогих синтетических веществ, которые могли активировать рецепторы, имитируя АБК.

    Ученые обнаружили такое вещество и назвали его квинабактин, эта молекула практически неотличима от АБК по своим свойствам, однако гораздо более проста по химическому составу, а значит ее легче создать и она дешевле.

    Изучая то, как новая молекула активирует рецепторы АБК, помогающие пережить засуху, команда также узнала больше о логике управления системой реакции на стресс у растения. Новая информация может быть использована для разработки и других недорогих синтетических молекул.

    На этой конкурентной арене агрохимических гигантов все будут усердно стараться, чтобы выйти на рынок с молекулами от засухи, так как это эпохальное для сельского хозяйства открытие.

    Квинабактин станет первые в своем роде синтетической молекулой, — считает Катлер.

    И работа ученых, опубликованная недавно, лишь первая ступень в многоступенчатом процессе приведения на рынок нового сельскохозяйственного продукта. Учитывая сложность и стоимость такого процесса, Офис по коммерциализации технологии работает в кооперации с лидером среди агрокорпораций, Syngenta Biotechnology, Inc.

    Сотрудник по вопросам лицензирования ОКТ Джойс Патрона занимается проблемой лицензирования кваинабактина.

    Для всех работающих в той области организации стала очевидна промышленная выгода исследования доктора Катлера. Это безусловная заслуга доктора и его команды ученых, также мы благодарим спонсирующую организацию за поддержку инновации на рынке, — сказала Патрона.

    Соавторы Катлера по исследовательскому проекту Брайан Волкман и Фрэнсис Петерсон из Медицинского колледжа штата Висконсин помогли разгадать механизм, который имитирует квинабактин, путем определения атомной структуры новой молекулы и ее связей с рецепторами.

    Другие соавторы исследования — Масанори Окамото (первый автор опубликованной работы), Эндрю Де Фрайс и Сан-Юл Парк, и Акира Эндо и Эйдзи Намбара из Университета Торонто, Канада.



  • Нравится
    КомментарииОставьте свой
    1. Это очень интересное открытие, но я так понимаю, когда растения закрывают свои поры, они перестают поглощать углекислый газ и выделять кислород. А это нарушение баланса в экосистеме планеты.

    Оставьте Ваш комментарий

    Пожалуйста напишите комментарий



    Яндекс.Метрика