Озон загрязняет воздух и снижает урожайность кукурузы

Тропосферный озон — вредный загрязнитель. Новое исследование показало, что озон в нижних слоях атмосферы снижает урожайность кукурузы и меняет химический состав листьев.

Озон образуется, когда оксид азота, выбрасываемый промышленностью и автомобилями, разлагается солнечным светом и вступает в химическую реакцию. Исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне более 20 лет изучают влияние озонового загрязнения на сельскохозяйственные культуры на уникальной площадке, где растения выращивают в полевых условиях, но с повышенными концентрациями озона.

"Загрязнение озоном выше в северном полушарии и достигает пика в тёплые летние месяцы. Высокие концентрации озона совпадают по времени и месту с ростом сельскохозяйственных культур, поэтому важно изучать, как они влияют на урожайность", — сказала Джессика Уэдоу, бывшая аспирантка лаборатории Эйнсворт.

Исследователи изучили три типа кукурузы: две инбредные линии B73 и Mo17 и их гибридный кросс B73 × Mo17. Удивительно, но хронический озонный стресс вызвал снижение урожайности гибридных растений на 25%, в то время как инбредные растения не пострадали. Гибриды также старели быстрее.

Чтобы понять, почему пострадал гибрид B73 × Mo17, учёные измерили химический состав листьев. "Инбредные растения не реагировали на озон. С другой стороны, гибридные растения производили больше α-токоферола и фитостеролов, которые помогают гасить активные формы кислорода и стабилизировать мембраны хлоропластов", — сказала Уэдоу. Результаты показывают, что, поскольку гибридная кукуруза более чувствительна к озону, она может производить больше химических веществ для борьбы с последствиями хронического стресса.

"Это исследование даёт ключи к пониманию того, как повысить устойчивость кукурузы к озоновому загрязнению", — сказала Лиза Эйнсворт, руководитель исследовательского подразделения USDA ARS по глобальным изменениям и фотосинтезу. Группа сейчас изучает, характерны ли эти реакции для других важных злаков, включая те, что используются для производства биоэнергии.