Улучшение термоустойчивости холодостойких газонных трав
Исследовательская группа проанализировала физиологические и морфологические изменения холодостойких газонных трав под воздействием стресса высоких температур, а также достижения в молекулярной характеристике их температурных регуляторных сетей. Были предложены методы повышения термоустойчивости трав и выделены проблемы в изучении её механизмов.
Эта работа важна для улучшения декоративных и функциональных качеств городских и спортивных газонов и может привести к созданию более устойчивых сортов.
Газонные травы делятся на холодостойкие и теплолюбивые в зависимости от климатического происхождения. Холодостойкие травы оптимально растут при температурах 15–24°C над землёй и 10–18°C под землёй. Эти травы, известные тёмно-зелёной листвой и устойчивостью к холоду, сталкиваются с проблемами при температуре выше 30°C: увядание, пожелтение, гибель всходов.
Эта температурная чувствительность ухудшает эстетику газонов и повышает затраты на уход, особенно в умеренных и переходных климатических зонах. Текущие исследования сосредоточены на изучении физиологических и биохимических реакций трав на тепловой стресс, идентификации генов термоустойчивости и выяснении молекулярных механизмов. Эти знания необходимы для селекции термоустойчивых сортов и улучшения практик ухода.
Исследование, опубликованное в Grass Research 10 апреля 2024 года, детализирует физиологические и морфологические последствия высоких температур для холодостойких трав, рассматривает достижения в молекулярной характеристике, предлагает стратегии улучшения и выделяет пробелы в понимании механизмов термоустойчивости.
Стресс от высоких температур создаёт неоптимальные условия для роста холодостойких трав, приводя к:
- Снижению всхожести семян.
- Уменьшению жизнеспособности корней и кущения.
- Увяданию и пожелтению листьев.
- Гибели всходов.
Например, всхожесть сортов "Yatsyn", "Nui" и "Mathilde" значительно снизилась до 3,3%, 29,7% и 1,6% соответственно при 36°C. Жизнеспособность корней и кущение у таких видов, как овсяница тростниковая и полевица побегообразующая, также значительно уменьшились под воздействием высоких температур.
Кроме того, тепловой стресс вызывает у холодостойких трав:
- Повреждение мембран.
- Накопление АФК (активных форм кислорода).
- Повреждение фотосинтеза.
- Нарушение метаболизма углеводов и жирных кислот.
- Нарушение транспирации и осморегуляции.
- Дисбаланс фитогормонов.
В обзоре также суммированы молекулярные механизмы реакции на высокие температуры. Тепловой стресс индуцирует экспрессию генов, связанных с тепловым стрессом (HSFs, F-box, MBF1C, HOXs и др.) или miRNA, которые контролируют экспрессию нижестоящих генов, регулируя термоустойчивость растения.
В заключение, в обзоре предложены стратегии повышения термоустойчивости:
Агротехника и управление уходом.
Селекция термоустойчивых сортов методами генной инженерии.
Выявлены пробелы в понимании точных молекулярных механизмов термоустойчивости. Предлагается сосредоточить будущие исследования на этих областях для помощи в разработке термоустойчивых холодостойких трав.
По словам ведущего исследователя Чжулонга Чана: «Мы стремимся предоставить ориентиры для исследований по характеристике механизма термоустойчивости и селекции термоустойчивых холодостойких газонных трав».
Это исследование даёт всестороннее представление для улучшения эстетических и функциональных аспектов городских и спортивных газонов, потенциально прокладывая путь к созданию более устойчивых сортов трав.