Засуха и озон: двойной удар по урожаю сои
Новое исследование учёных из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне и Службы сельскохозяйственных исследований USDA показывает, что соя получает двойной ущерб от засухи и загрязнения озоном, оба фактора усиливаются из-за изменения климата.
Исследование "Drought does not mitigate reductions in soybean photosynthesis and yield caused by elevated ozone", опубликованное в Plant Physiology, отвечает на вопрос, может ли стресс от засухи защитить растения сои от повреждающего действия озона (побурение листьев, опадение листвы, потеря урожая).
Логика была такова: устьица на листьях, которые закрываются при засухе для сохранения воды, могут также блокировать проникновение озона. Однако это не подтвердилось.
«Мы обнаружили, что это действительно не так. Озон оказывал значительное негативное влияние на урожайность независимо от засухи», — сказала соавтор исследования Лиза Эйнсворт.
Методология:
- Учёные выращивали сою в полевых условиях в течение трёх лет.
- Концентрация озона составляла 100 частей на миллиард (уровень, характерный для сельскохозяйственных регионов Китая и Индии).
- Исключалось около 40% сезонных осадков.
- Использовался уникальный объект SoyFACE — самая длительная в мире установка для обогащения воздуха в открытом поле.
Результаты:
- Повышенный озон постоянно снижал эффективность фотосинтеза и урожайность (меньшее количество и размер семян в стручке).
- Гормональная сигнализация (абсцизовая кислота) работала нормально и реагировала на засуху, независимо от уровня озона. Озон не мешал растениям «чувствовать» засуху.
- Несмотря на частичное закрытие устьиц, озон всё равно проникал в лист, превращался в активные формы кислорода и запускал защитные реакции, вплоть до гибели клеток.
Значение и перспективы:
- Порог повреждения сои озоном начинается с ~40 частей на миллиард. В кукурузном поясе США концентрации регулярно превышают этот уровень в течение вегетационного периода и, по прогнозам, будут расти до 2070 года.
- Симптомы повреждения озоном можно спутать с болезнями или другими стрессами.
- Улучшение устойчивости к озону — ключевая цель для селекции.
- Поскольку озон — короткоживущий загрязнитель, снижение его концентрации может дать быстрый положительный эффект на урожайность.
«Озон — это кратковременный загрязнитель, а значит, у нас есть возможность что-то с этим сделать в краткосрочной перспективе... Это решаемая проблема», — заключила Эйнсворт.