Неинвазивное фенотипирование стресса у растений: мультиорганный подход для борьбы с абиотическими стрессорами

Неинвазивное фенотипирование стало важным инструментом в науке о растениях, позволяя изучать индикаторы стресса, не нарушая их роста. В отличие от большинства исторических исследований, сосредоточенных на листьях, эта новая работа использует мультиорганный подход, оценивая динамическое взаимодействие между листьями, стеблями и корнями при воздействии абиотического стресса.

Исследование, опубликованное в Plant Phenomics, представляет мультиорганный подход для мониторинга стресса у растений, фокусируясь на том, как разные вегетативные части воспринимают и реагируют на различные стрессоры.

• Листья, контактирующие с атмосферой, в первую очередь отражают стресс, вызванный загрязнением воздуха и колебаниями освещённости.
• Стебли, обеспечивающие транспорт воды и питательных веществ, особенно чувствительны к экстремальным температурам, включая холод и жару.
• Корни, находящиеся в почве, реагируют на дефицит воды, переувлажнение и загрязнение почвы, например, тяжёлыми металлами.

Для неинвазивного мониторинга этих реакций учёные использовали методы оптического зондирования: видимую и ближнюю инфракрасную (NIR) спектроскопию, гиперспектральную и продвинутую тепловизионную съёмку. Для анализа корневой системы, скрытой почвой, применялись передовые методы визуализации, такие как рентгеновская компьютерная томография (CT) и магнитно-резонансная томография (MRI). Эти инструменты позволили провести комплексную оценку стресса на макроскопическом и клеточном уровнях.

Как отметил старший исследователь, доктор Лирон Сян: «Понимание того, как разные органы растения реагируют на стресс, не только даёт критически важное представление о физиологии растений, но и прокладывает путь к более целенаправленным сельскохозяйственным практикам. Это исследование представляет собой смену парадигмы в том, как мы отслеживаем и интерпретируем реакции растений на стресс в реальном времени».

Исследование имеет серьёзные последствия для сельского хозяйства и управления окружающей средой. Понимание стрессовых реакций разных органов позволяет лучше прогнозировать здоровье культур и эффективнее вмешиваться. Например, мониторинг транспорта воды в стебле может служить ранним предупреждением о засухе, а анализ корней — информировать о методах восстановления почвы. Полученные данные также могут способствовать выведению более устойчивых к стрессу сортов сельскохозяйственных культур, повышая урожайность и продовольственную безопасность в регионах, уязвимых к изменению климата.