Что происходит с просом прутьевидным при истощении запасов питательных веществ?

Исследователи из лаборатории Уокера (MSU-DOE Plant Research Laboratory) изучают механизмы отрастания многолетнего растения проса прутьевидного (switchgrass), перспективного для производства биотоплива, в условиях сниженных запасов углерода.

Многолетние растения, в отличие от однолетних, возобновляют рост весной. Для этого им необходимо накопить достаточно питательных веществ на зиму. В предыдущем исследовании было установлено, что рост проса летом прекращается, когда его запасы в корневищах (ризомах) заполняются, независимо от условий (например, наличия полива).

В новом исследовании, опубликованном в GCB-Bioenergy, ученые намеренно истощили запасы углеводов в ризомах на 30%. Для этого корневища содержали при повышенной температуре, что заставило растение расходовать больше резервов на поддержание жизнедеятельности (аналогично работе двигателя на холостом ходу).

Ключевые результаты:

• Несмотря на 30% снижение стартовых запасов, к концу вегетационного периода (почти 6 месяцев) растения достигли почти той же биомассы, что и контрольная группа.
• Растения с истощенными запасами полностью восстановили уровень крахмала в ризомах к концу сезона.
• Для компенсации дефицита просо увеличило общую скорость фотосинтеза не за счет эффективности отдельных листьев, а за счет производства большего количества побегов (стеблей) и листьев, увеличивая площадь для улавливания света.

Значение и перспективы:

Исследование показывает, что растения «сверхинвестируют» в запасы для возобновления роста. Если понять механизмы, заставляющие растение замедлять рост при заполнении «кладовых», можно потенциально манипулировать этой биологической реакцией. Это позволило бы поддерживать высокий уровень фотосинтеза и роста в течение всего сезона, даже при достаточных запасах на зиму, что увеличило бы биомассу для производства биотоплива.

Просо прутьевидное — малозатратная и неприхотливая культура, произрастающая в Северной Америке, включая Мичиган. Ученые видят в ней потенциал для положительного экологического и социального воздействия.