Учёные открыли, как растения производят новый антистрессовый молекулу
Новое исследование впервые идентифицировало гены, которые помогают растениям расти в стрессовых условиях. Это открытие имеет значение для производства более устойчивых продовольственных культур в условиях глобального изменения климата.
Исследование, проведённое под руководством Университета Восточной Англии (UEA), раскрывает гены, которые позволяют растениям производить новую антистрессовую молекулу — диметилсульфониопропионат (DMSP). Оно показывает, что большинство растений производят DMSP, но высокий уровень его производства позволяет растениям, например, расти на побережье в солёных условиях.
Исследование также показывает, что растения можно выращивать при других стрессовых условиях, таких как засуха, если либо дополнительно вносить DMSP, либо создавать растения, которые сами производят свой собственный DMSP. Такой подход может быть особенно полезен на бедных азотом почвах для повышения сельскохозяйственной продуктивности.
Это первое исследование, которое описывает гены, используемые растениями для производства DMSP, определяет, почему растения производят эту молекулу, и обнаруживает, что DMSP можно использовать для повышения стрессоустойчивости растений. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Профессор Джон Тодд из Школы биологических наук UEA сказал: "Удивительно, но наше исследование показывает, что большинство растений производят антистрессовое соединение DMSP, но солончаковая трава Spartina особенная из-за высокого уровня его накопления. Это важно, потому что солончаки Spartina являются глобальными "горячими точками" производства DMSP и генерации охлаждающего климат газа диметилсульфида через действие микробов, разлагающих DMSP".
Ведущий автор доктор Бен Миллер добавил: "Это открытие даёт фундаментальное понимание того, как растения переносят стресс, и предлагает многообещающие пути для повышения устойчивости сельскохозяйственных культур к засолению и засухе, что важно для повышения устойчивости сельского хозяйства в условиях глобального изменения климата".
В исследовательскую группу вошли учёные из Школы биологических наук, Школы химии, фармации и фармакологии UEA и Океанского университета Китая.
Они изучили вид солончакового кордграсса — Spartina anglica — который производит высокие уровни DMSP, и сравнили его гены с генами других растений, производящих эту молекулу, хотя в основном в низких концентрациях.
Многие из этих видов с низким накоплением DMSP являются сельскохозяйственными культурами, которые занимают большие площади в Великобритании, такие как ячмень и пшеница.
Исследователи идентифицировали три фермента, участвующих в высокоуровневом производстве DMSP у Spartina anglica. DMSP играет решающую роль в защите от стресса и является неотъемлемой частью глобального цикла углерода и серы, а также производства климатически активных газов.
Экосистемы солончаков, особенно те, где доминирует кордграсс Spartina, являются "горячими точками" производства DMSP из-за способности этих растений синтезировать необычно высокие концентрации этого соединения.