Обработка почвы этанолом защищает растения от засухи

Исследование, проведённое в Центре устойчивых ресурсов RIKEN (Япония), показало, что этанол может помочь растениям выжить в условиях засухи. Под руководством Мотоаки Секи учёные установили, что добавление этанола в почву позволяет таким культурам, как рис и пшеница, успешно переносить двухнедельное отсутствие полива. Поскольку этанол безопасен, дёшев и широко доступен, это открытие предлагает практический способ повысить производство продовольствия в условиях нехватки воды по всему миру, не прибегая к дорогостоящему, длительному и иногда спорному созданию генетически модифицированных растений. Исследование опубликовано 25 августа в журнале Plant and Cell Physiology.

Команда Секи выбрала альтернативный подход. Зная, что растения сами производят этанол при нехватке воды, они предположили, что предварительное внесение этанола защитит их от будущей засухи. Для проверки гипотезы растения выращивали две недели с достаточным поливом, затем три дня обрабатывали почву этанолом, после чего полностью лишали воды на две недели. После возобновления полива выжило около 75% обработанных этанолом растений пшеницы и риса, в то время как среди необработанных растений выжило менее 5%.

Продемонстрировав защитный эффект для сельскохозяйственных культур, учёные исследовали механизм на модели Arabidopsis.

• Вскоре после лишения воды у обработанных растений закрылись устьица (поры в листьях), и температура листьев повысилась.
• К 11–12 дню засухи эти растения сохранили в листьях больше воды, чем контрольные.
• Анализ экспрессии генов и мечение этанола радиоактивной меткой показали, что у обработанных растений гены, связанные с засухой, активировались ещё до её наступления.
• В тот период, когда содержание воды в необработанных листьях падало, обработанные растения использовали этанол для производства сахаров и поддержания фотосинтеза.

По словам Секи, обработка почвы этанолом смягчает последствия засухи по нескольким направлениям: даёт растениям «фору» за счёт ранней активации защитных генов, способствует закрытию устьиц для сохранения воды и обеспечивает растения энергией за счёт синтеза сахаров из этанола.

«Мы обнаружили, что обработка обычных культур, таких как пшеница и рис, экзогенным этанолом может увеличить урожайность во время засухи. Как и у Arabidopsis, это, вероятно, происходит за счёт изменений в метаболомных и транскриптомных профилях, регулирующих реакцию на стресс засухи», — говорит Секи. — «Это предлагает нам дешёвый и простой способ повысить урожайность даже при ограниченном количестве воды, без необходимости генетической модификации».