Как комбинированные стрессовые факторы влияют на фотосинтез растений томата и вызывают сложные реакции

от

Каждый год абиотические стрессовые факторы, такие как засуха, жара, солёность или высокая интенсивность освещения, в сочетании с неблагоприятными почвенными условиями, вызванными деятельностью человека (например, использование гербицидов, изменение pH или различные загрязнители, включая микропластик), а особенно их комбинация, приводят к снижению урожайности сельскохозяйственных культур по всему миру. Если эта тенденция в окружающей среде не замедлится или не изменится, поставки продовольствия могут значительно сократиться.

Исследовательская группа из Группы экофизиологии и биотехнологии в Университете Жауме I в Кастельоне, возглавляемая исследователем Сарой Искьердо Зандалинас при участии Хосе Луиса Рамблы Небота, изучает, как сложные комбинации этих стрессовых условий влияют на рост и выживание растений томата. Команда анализирует, какие реакции растений полезны или вредны для акклиматизации к окружающей среде, а также изменения, происходящие в их метаболизме, белках и гормонах.

Результаты исследования опубликованы в журнале Physiologia Plantarum.

Согласно полученным и опубликованным результатам, эффекты от сочетания различных типов стресса обширны. Они влияют на фотосинтез, рост, а также на накопление пролина — аминокислоты, которая, хотя и полезна для устойчивости к стрессу, может оказывать неблагоприятное воздействие при многофакторном стрессе.

Исследование также предоставило интересные доказательства роли специфического полиамина (спермина) в устойчивости растений к определённому комбинированному стрессу (солёности и гербициду параквату).

Ещё один вывод исследования заключается в том, что механизмы устранения активных форм кислорода (АФК) могут представлять собой потенциальную стратегию повышения устойчивости растений и сельскохозяйственных культур к многофакторному стрессу. Кроме того, гормон жасмоновая кислота, по-видимому, играет ключевую роль в акклиматизации томатов в условиях высокой интенсивности освещения, солёности и воздействия параквата.

Наконец, с помощью мультиомного подхода команда проанализировала влияние до шести одновременных стрессоров и определила, что томаты активируют специфическую молекулярную программу в зависимости от сложности стресса. Были идентифицированы более 190 генов, которые реагируют общим образом, а также другие, активируемые только в экстремальных условиях, включая два ключевых регулятора реакций на комбинированный тепловой стресс. При сравнении с другими видами были обнаружены аналогичные реакции, что указывает на универсальный механизм адаптации.

Эти результаты дают новое понимание для разработки более устойчивых к экстремальным условиям сельскохозяйственных культур, обусловленных изменением климата.

Исследование позволило установить сотрудничество с группой под руководством профессора Рона Миттлера в Университете Миссури (Колумбия, США) для обмена результатами по многофакторному стрессу у различных видов растений (они изучают кукурузу, сою и рис), а также с профессором Алисдейром Ферни в Институте молекулярной физиологии растений Макса Планка в Гольм-Потсдаме (Германия), ведущей европейской исследовательской группой в области растительной метаболомики.

Сара Искьердо Зандалинас — исследователь в рамках испанской программы Рамона и Кахаля в UJI. Она проводила исследования в Университете Северного Техаса и Университете Миссури в Соединённых Штатах. Она является членом Группы исследований в области экофизиологии и биотехнологии, а также Группы образовательных инноваций в исследованиях, связанных с науками о жизни (INECVI). Её исследования сосредоточены на физиологических, биохимических и молекулярных реакциях растений, подвергающихся комбинированному абиотическому стрессу.

Предоставлено Университетом Жауме I.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте