Влияние комбинированных стрессоров на фотосинтез томатов и комплексные ответные реакции

Комбинации абиотических стрессов (засуха, жара, засоление, высокая освещённость) и неблагоприятных почвенных условий (гербициды, изменения pH, загрязнители) ежегодно снижают продуктивность сельскохозяйственных культур во всём мире, угрожая продовольственной безопасности.

Исследовательская группа из Университета Хауме I в Кастельоне изучает, как сложные комбинации стрессовых условий влияют на рост и выживание растений томата, анализируя полезные и вредные для акклиматизации реакции, а также изменения в метаболизме, белках и гормонах.

Ключевые выводы исследования, опубликованного в Physiologia Plantarum:

• Комбинированные стрессы оказывают обширное воздействие на фотосинтез, рост и накопление пролина. Этот аминокислота, полезная при единичном стрессе, может оказывать негативный эффект при многофакторном стрессе.
• Выявлена роль специфического полиамина (спермина) в устойчивости растений к комбинированному стрессу (засоление + гербицид паракват).
• Механизмы устранения активных форм кислорода (АФК) представляют собой потенциальную стратегию повышения толерантности растений к многофакторному стрессу.
• Гормон жасмоновая кислота играет ключевую роль в акклиматизации томатов при комбинации высокой освещённости, засоления и воздействия параквата.
• С помощью мульти-омиксного подхода (анализ до шести одновременных стрессоров) установлено, что томаты активируют специфическую молекулярную программу в зависимости от сложности стресса. Идентифицировано более 190 общих реагирующих генов, а также гены, активируемые только в экстремальных условиях, включая два ключевых регулятора ответа на комбинированный тепловой стресс.
• Схожие ответы, обнаруженные у других видов, указывают на универсальный механизм адаптации.

Эти результаты открывают новые перспективы для создания сельскохозяйственных культур, более устойчивых к экстремальным условиям, вызванным изменением климата. Исследование также способствовало международному сотрудничеству с научными группами из США (изучение кукурузы, сои и риса) и Германии (метаболомика растений).