Кратковременное воздействие этиленом на проростки повышает урожайность и стрессоустойчивость растений

Растения, как и другие организмы, испытывают стресс от жары и засухи, что снижает их рост и урожайность. Генетическая модификация для повышения урожайности часто уменьшает устойчивость к стрессу, и наоборот — улучшение стрессоустойчивости ведёт к снижению продуктивности. Это создаёт сложности для селекции.

Исследование, опубликованное в июле 2023 года, показало неожиданный эффект от воздействия гормона этилена на прорастающие в темноте семена. Кратковременная обработка этиленом привела к долгосрочному увеличению роста и повышению устойчивости к стрессам у взрослых растений.

Эффект праймирования этиленом

Эксперимент начался случайно: семена, обработанные этиленом газом в темноте в течение нескольких дней, а затем перенесённые на свет, продемонстрировали:

• Более крупные листья.
• Более развитую корневую систему.
• Ускоренный рост на протяжении всего жизненного цикла.

Этот эффект подтвердился для томатов, огурцов, пшеницы и рукколы. Более того, кратковременная обработка этиленом также повысила устойчивость растений к солевому стрессу, высокой температуре и условиям низкого содержания кислорода.

Такое долгосрочное влияние кратковременного воздействия называется эффектом праймирования (priming). Праймирование семян химическими веществами представляет особый интерес для сельского хозяйства из-за простоты применения.

Механизм действия

Исследования выявили несколько потенциальных причин наблюдаемого эффекта:

1. Усиление фотосинтеза: Обработанные растения показали значительное увеличение фиксации углерода — процесса усвоения CO₂ из атмосферы для производства сахаров.
2. Накопление углеводов: В растениях резко возрос уровень:
   • Крахмала (молекула для хранения энергии).
   • Сахарозы и глюкозы (источники быстрой энергии).

Повышенное содержание этих молекул напрямую связано с усиленным ростом и лучшей способностью противостоять стрессовым условиям.

Вывод: Условия среды во время прорастания семян могут оказывать глубокое и долгосрочное влияние на растения, одновременно увеличивая их размер и стрессоустойчивость. Понимание этих механизмов может помочь в разработке новых методов повышения урожайности сельскохозяйственных культур.