Учёные из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта совместно с исследователями из Санкт-Петербургского государственного университета и Института физиологии растений имени К. А. Тимирязева РАН определили ключевые изменения в метаболизме растений амаранта, которые помогают им противостоять токсическому воздействию цинка.
Оказалось, что амарант активно накапливает сахара и органические кислоты, которые нейтрализуют вредное воздействие тяжёлых металлов. Полученные данные будут полезны для селекции сельскохозяйственных культур, устойчивых к загрязнённым почвам. Результаты исследования опубликованы в журнале Plants.
Работа промышленных предприятий, сгорание автомобильного топлива и использование пестицидов и удобрений в сельском хозяйстве приводят к загрязнению почвы тяжёлыми металлами, особенно цинком. Хотя растениям этот элемент необходим в небольших количествах, его избыток разрушает фотосинтез, метаболизм, повреждает клетки и снижает урожайность.
У растений есть различные защитные механизмы, которые помогают предотвратить повреждение клеток тяжёлыми металлами, но они всё ещё недостаточно изучены.
Исследователи изучили механизмы, которые придают амаранту (Amaranthus caudatus L.) устойчивость к цинку. Это растение прекрасно адаптируется к неблагоприятной среде в целом и к очень бедным и загрязнённым почвам в частности.
В своей работе авторы использовали молодые растения амаранта, которые выращивали в гидропонной культуре — без почвы, в растворе с питательными веществами. Учёные добавляли в питательный раствор, который использовали для одних растений в течение одной недели, концентрацию цинка, которая, согласно измерениям физиологических параметров листьев, вызывала у растений умеренный стресс, но мало влияла на здоровье. Растения, которые не подвергались воздействию цинка, были включены в контрольную группу.
После недели экспериментов учёные взяли образцы корней и листьев растений и проанализировали их химический состав. Оказалось, что после обработки цинком амарант увеличил выработку 83 соединений, среди которых большинство были сахарами (в частности, сахарозой и галактозой) и органическими кислотами (глюконовой и салициловой). Эти вещества связывают ионы цинка и защищают растения от окислительного стресса.
Команда наблюдала особенно сильные изменения в корнях; здесь количество глюконовой кислоты увеличилось в 59 раз, а салициловой кислоты — в 27 раз по сравнению с контрольной группой. Более того, этот анализ показал, что в ответ на воздействие металла корни амаранта более активно синтезировали галактозу, которая может далее участвовать в пути формирования пектина. Эти полимеры служат структурными компонентами клеточных стенок и способны эффективно связывать ионы цинка, тем самым уменьшая их доступность для растительных клеток.
Такие результаты означают, что эти вещества могут предотвратить перенос металла в наземные части растения.
«Наше исследование показывает, что амарант адаптируется к избытку цинка благодаря перестройке метаболизма. При этом растение не только накапливает металл в корнях и предотвращает его попадание в наземные части растения, но и активно нейтрализует его вредное воздействие с помощью сахаров и органических кислот. Эта информация будет полезна для создания сортов сельскохозяйственных культур, устойчивых к загрязнению окружающей среды», — говорит Станислав Сухих, доктор технических наук, руководитель лаборатории микроклонального размножения растений Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта.
В будущем мы планируем изучить изменения, которые происходят на уровне протеома (совокупности белков в клетке) растений амаранта, обработанных цинком. Это исследование приблизит нас к пониманию молекулярных механизмов, лежащих в основе реакций стресса, вызванных токсичностью ионов цинка, и будет иметь решающее значение для разработки новых подходов к смягчению вредного воздействия этого металла на физиологию растений и созданию эффективных инструментов фитомелиорации», — добавляет Станислав Сухих.
Другие новости по теме
- Последний день попугая Родригеса: что одна вымершая птица может рассказать нам о роли музеев
- Окаменелости — научное доказательство, и их не следует продавать на аукционах за миллионы частным покупателям, считают палеонтологи
- Космический телескоп NASA «Роман» составит карту расширения Вселенной — раскрывая тайны тёмной энергии
- Процесс ферментации превращает незрелые кофейные зёрна в высококачественные специализированные напитки
- В Уганде выявлено более 9000 потенциально опасных видов вредителей, о которых ранее не сообщалось.
- Меньшее разнообразие, выше риск заражения: нарушенные среды обитания способствуют распространению тропических болезней
- Улучшенная инфракрасная термография для ветеринарии
- Глубокие подделки китов могут стать ключевым инструментом в сохранении видов
- Учёные расшифровали молекулярные механизмы биосинтеза маннана у Dendrobium officinale
- Раскрытие тайн ранних галактик: телескоп Уэбба обнаружил 300 необычных объектов
Другие новости на сайте
- Falconx расширяет возможности Prime Connect благодаря интеграции с сетью Clearloop от Copper.
- Google Play ужесточает требования к приложениям криптокошельков в ключевых регионах
- Доминирование биткоина впервые за этот цикл опустилось ниже критического уровня. Сезон альткоинов приближается?
- Обвал на Карн-Уолл 1–2 августа 2025 года в Голубых горах Австралии
- Будущее майнинга: взгляд основателя и генерального директора EMCD Майкла Джерлиса
- Акции Circle падают, несмотря на высокие доходы, так как рост USDC не оправдал ожиданий
- Standard Chartered повысила прогноз по ETH до 7,5 тыс. долларов к концу 2025 года на фоне рекордных покупок через ETF
- Google Play запрещает приложения криптокошельков без федеральных лицензий в 15 юрисдикциях: A16z, DeFi Education Fund предлагают SEC «безопасную гавань» для разработчиков DApps
- 12 лучших инструментов для тестирования API в 2025 году
- Десятилетний путь роста Bybit, пока Ethereum приближается к историческому максимуму.