Глобальное потепление создает для растений все более жесткие условия: засухи, высокая температура, нехватка влаги становятся привычным фоном для сельского хозяйства. Однако такие перемены выгодны для патогенных организмов и насекомых-вредителей, которые активно размножаются в теплом климате. Традиционные химические средства защиты урожая — пестициды и фунгициды — перестают быть надежным решением: они дорожают, вредны для человека и теряют свою эффективность. В ответ на эти вызовы биологи Томского государственного университета вместе с коллегами из Китая разработали новый подход к защите растений, основанный на активации собственного иммунитета культур с помощью олигосахаридов, полученных из полисахарида левана (LOS). Метод уже опробован на дынях и арбузах.
Климатические вызовы
Сегодня растения все чаще страдают от абиотических стрессов — засухи, дефицита влаги, засоления почв и загрязнения тяжелыми металлами, а также от биотических угроз, таких как грибки, бактерии, вирусы и насекомые. Особенно опасны эти факторы в совокупности, когда они приводят к резкому падению мировых урожаев. «Совместно с коллегами из Китая мы занимаемся разработкой новых подходов, которые позволят защитить растения от разных видов стресса с помощью экологичных инструментов. В частности, для того, чтобы активизировать иммунитет растений, мы проводим прайминг (предварительную обработку) леванами», — говорит с. н. с. ВИША ТГУ Лилия Коломейчик.
Исходные молекулы левана слишком крупные, сложно растовримые, что усложняет их применение. Китайские ученые первыми синтезировали короткие молекулы левана — олигосахариды (LOS), которые легко растворяются в воде и при этом сохраняют иммуномодулирующие свойства исходного полимера.
Эксперимент на бахчевых
В ходе научных опытов LOS испытали на дынях и арбузах, проверив способность защитить от фитофторы, серой, корневой и плодовой гнили. Семена пяти сортов дыни и пяти сортов арбуза проращивали в песке, затем саженцы опрыскали раствором LOS. Спустя 72 часа растения заражали, а еще через 42 часа оценивали, насколько сильно поражены листья.
Как оказалось, обработка LOS значительно повысила устойчивость дыни и арбуза к фитофторозу. Но против серой гнили защитного эффекта на этих культурах зафиксировано не было.
Обработка LOS улучшила качество продукции. У подопытных растений увеличивалось содержание хлорофилла в листьях, а в плодах арбуза росла доля растворимых сухих веществ. Таким образом, преимущество оказалось двойным — и защита, и улучшение товарных свойств.
Механизм работы
Доцент кафедры физиологии растений, биотехнологий и биоинформатики БИ ТГУ Марина Ефимова объясняет, что LOS работает как «тревожный сигнал» для растения. Растительные клетки через специальные рецепторы распознают чужеродные молекулы и запускают защитную цепочку.
«Это приводит к усилению барьеров, повышению активности ферментов, связанных с защитой, и общей подготовленности растения к стрессу. В отдельных системах LOS также проявлял прямое антимикробное действие, но в случае дыни и арбуза основной эффект – это активация иммунитета и усиление экспрессии защитных генов. LOS можно применять при внекорневом опрыскивании, замачивании семян или погружать в раствор корни. Если дальнейшие испытания подтвердят эффективность и безопасность, LOS может стать частью стратегии устойчивого земледелия, снижая зависимость от химии и помогая культурам выживать в условиях, которые создаёт меняющийся климат», – говорит ученый
Важно
Разработка томских и китайских биологов открывает перспективу для создания экологичного иммуностимулятора, который сможет снизить потребность в химических пестицидах и фунгицидах, помогая растениям противостоять стрессам в условиях меняющегося климата. До внедрения в агропромышленную практику технологии предстоит пройти дополнительные испытания, подтверждающие ее эффективность и безопасность.
Подписывайтесь на АиФ в  MAX
|
