Молекула, ускоряющая рост корней, может стать новым сельскохозяйственным инструментом

Молекула, продаваемая как пищевая добавка, выполняет и подземную роль: помогает корням растений расти быстрее.

При добавлении в почву молекула под названием бета-циклоцитрал ускоряет рост корней у риса и томатов, сообщают учёные 8 мая 2019 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Она также делает растения риса устойчивыми к засоленной почве, которая обычно угнетает и замедляет рост растений. Эта молекула, являющаяся естественным гормоном растений, может стать полезным инструментом для фермеров, стремящихся получить более здоровые и засухоустойчивые культуры.

На протяжении веков растения селекционировали ради мощной листвы и других легко видимых признаков. Поскольку корни скрыты под землёй, «их в значительной степени игнорировали», — говорит биолог-эмбриолог Филип Бенфей, исследователь Медицинского института Говарда Хьюза в Университете Дьюка.

Соавтор работы Джаз Дикинсон, также из Университета Дьюка, отмечает, что корни составляют половину растения. Она и Бенфей хотели найти растительные гормоны, влияющие на развитие корней. Их предыдущие исследования намекали, что важной может быть какая-то молекула, химически родственная каротиноидам — пигментам, придающим моркови ярко-оранжевый цвет. Но исследователи не были уверены, какая именно, говорит Дикинсон.

Многие из этих родственных каротиноидам соединений были перепрофилированы и доступны в продаже как пищевые добавки или диетические добавки. Дикинсон собрала около 20 таких соединений и протестировала их влияние на обычное лабораторное растение Arabidopsis. Она добавляла каждое соединение в прозрачный агаровый гель, в котором росли растения — такая установка позволяла легко наблюдать за корнями — и отслеживала изменения в течение 10 дней.

«Бета-циклоцитрал выделялся», — говорит она. Он заставлял корни расти быстрее и больше ветвиться. Последующие тесты показали, что он оказывал такой же эффект на растения риса и томатов.

У растений риса команда заметила ещё более поразительный эффект: растения также могли выдерживать засоленную почву. Орошение полей может повышать засолённость почвы, особенно у поверхности. Команда воспроизвела эти условия в лаборатории и наблюдала за ростом растений риса. «Необработанные растения риса были очень недовольны таким уровнем соли», — говорит Бенфей. Но при добавлении бета-циклоцитрала растения, казалось, не испытывали беспокойства.

Дикинсон предполагает, что возможно, соединение помогло корням быстрее пробиться через засоленный верхний слой почвы, чтобы достичь более глубоких, менее солёных слоёв.

Исследователи надеются, что бета-циклоцитрал будет полезен в сельском хозяйстве — его можно добавлять в почву или распылять на культуры. И поскольку молекула сработала как на рисе, так и на томатах — двух очень разных растениях — она может стимулировать рост корней у сельскохозяйственных культур в более широком смысле.