Дикая просо-"воскресительница" — растение, оживающее после сильной засухи

Новое открытие ученых может помочь защитить урожай и снизить гибель растений от засухи, на которую приходится четверть потерь производства сельхозкультур в США.

После многолетнего изучения механизмов и последствий засухи у растений ученые из Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США (ARS) и Университета штата Колорадо (CSU) выяснили, как растения погибают во время засухи и как можно обратить вспять некоторые её эффекты. Они также обнаружили вид растения (дикого родственника проса) с выдающейся устойчивостью к экстремальной засухе, демонстрирующий способность "воскресать" после острых эпизодов засухи. Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

При сильном водном стрессе почва и атмосфера становятся настолько сухими, что жидкая вода внутри растения превращается в пар. Этот процесс, известный как формирование эмболии, приводит к образованию газовых пузырьков-закупорок в водопроводящих тканях растения. Эти эмболии снижают транспорт воды и минералов из почвы (корней) к листьям, нарушая процессы, необходимые для роста, размножения и выживания растений.

Команда ученых использовала инновационный метод, включающий сканирование целых растений с помощью лабораторной рентгеновской установки. Это позволило увидеть движение воды через сегменты растения и обнаружить эти газовые пузырьки (эмболии) по всему растению.

"Мы обнаружили, что дикий родственник проса способен обращать вспять формирование эмболии в водопроводящих тканях, — сказал Шон Глисон, физиолог растений ARS. — Мы называем это растение "просо-воскресительница", потому что если его полить даже после того, как почти 100% тканей подверглись эмболии, растение способно снова заполнить эти эмболии и восстановиться.

Это исследование представляет первые прямые доказательства полного и функционального "заполнения" ксилемы стебля после сильного водного стресса. Этот прорыв ставит под сомнение давние предположения о восстановлении гидравлики растений и имеет важные последствия для устойчивости сельхозкультур в условиях ограниченного водоснабжения".

Результаты показывают, что даже сильно пострадавшие растения могут восстановиться в тот же год засухи и снова начать расти. Эта способность влияет на урожайность и количество корма для скота.

Исследователи стремятся использовать новые технологии, чтобы перенести устойчивость, обнаруженную у этого вида проса, на другие культуры, такие как пшеница, кукуруза и рис, защитив тем самым сельское хозяйство США.