Реакция на дефицит бора у рапса напоминает ответ на ранение и инфекцию
Дефицит бора оказывает разрушительное воздействие на рапс и родственные растения, но его генетические механизмы мало изучены. Исследование показало, что реакция на постоянный или краткосрочный острый дефицит бора схожа с реакцией на вредителей и инфекции. Эти результаты закладывают основу для выведения растений, лучше справляющихся с дефицитом бора, и предотвращения связанных потерь урожая.
Рапс и родственные культуры имеют высокую потребность в боре. Дефицит этого элемента часто долгое время незаметен внешне, особенно на вегетативных стадиях. Тем не менее, он имеет серьёзные последствия: сначала может угнетаться рост корней, а позже цветки сморщиваются и преждевременно отмирают, что ведёт к значительным потерям урожая.
Чтобы понять механизмы, исследователи из Технического университета Мюнхена (TUM), Университета Билефельда и Института генетики растений и исследований культурных растений им. Лейбница (IPK) изучили, какие гены активны при дефиците и достаточном количестве бора.
Исследование опубликовано в журнале Physiologia Plantarum.
На первом этапе растения реагируют на дефицит бора увеличением производства транспортных белков для поглощения питательного вещества. Однако если дефицит сохраняется, в развивающихся и важных для урожая цветках на первый план выходит стрессовая реакция. Она напоминает реакцию на атаки вредителей, ранение или инфекции и приводит к гибели поражённых цветков.
Пока неизвестно, является ли эта реакция целенаправленной для сохранения ресурсов для потенциального позднего цветения, или сигнальный путь запускается непреднамеренно. И дефицит бора, и инфекции повреждают клеточные стенки растений. Повреждение клеточной стенки может имитировать инфекцию и вызывать схожий сигнал даже при отсутствии инфекционной угрозы.
Бороэффективные сорта обеспечивают урожай
Из-за изменения климата дефицит бора в будущем может стать более частым явлением. В Центральной Европе ожидаются более влажные зимы и продолжительные засушливые периоды весной и летом. В результате водорастворимые питательные вещества будут сильнее вымываться зимой, а весной в почве будет недостаточно влаги для их поглощения растениями.
В таких условиях сложно компенсировать дефицит питательных веществ целенаправленным внесением удобрений. «Либо бор из почвы не достигает растения, либо уже существующий незамеченный дефицит бора повреждает пути транспорта воды и питательных веществ. В результате внесённый бор больше не может транспортироваться к тем частям растения, где он необходим», — поясняет профессор Герд Патрик Бинерт с кафедры физиологии сельскохозяйственных культур TUM.
Выведение сортов растений, которые либо эффективно используют бор, либо одновременно эффективно используют воду и бор, может обеспечить будущие урожаи. Полученные данные способствуют выявлению возможных отправных точек для селекции растений.
«Выявление и селекция механизмов бороэффективности, а также выращивание бороэффективных сортов будут приобретать всё большее значение в условиях изменения климата. Достаточное обеспечение бором необходимо для стабильности урожая сельскохозяйственных культур, особенно при дефиците воды», — отмечает исследователь сельскохозяйственных культур Бинерт.