Растения с повышенной устойчивостью к засухе без ущерба для роста

Экстремальная засуха — одно из последствий изменения климата, которое уже происходит. Чтобы обеспечить продовольственную безопасность, необходимы сорта растений, продуктивные в условиях засухи. Команда под руководством исследователя из Центра исследований в области сельскохозяйственной геномики (CRAG) Аны Кано-Дельгадо получила растения с повышенной устойчивостью к засухе, модифицировав сигнализацию растительных стероидных гормонов — брассиностероидов. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, первым нашло стратегию повышения устойчивости к водному стрессу без влияния на общий рост растения.

Разные рецепторы и разные клетки для разных функций

В исследовании рассматривалась устойчивость к засухе и рост растений Arabidopsis thaliana с мутациями в разных рецепторах брассиностероидов. Учёные обнаружили, что растения, сверхэкспрессирующие рецептор брассиностероидов BRL3 в сосудистой ткани, более устойчивы к нехватке воды, чем контрольные растения, и, в отличие от других мутантов, не имеют дефектов в развитии и росте.

"Мы обнаружили, что, модифицируя сигнализацию брассиностероидов только локально в сосудистой системе, мы можем получить устойчивые к засухе растения, не влияя на их рост", — объясняет Кано-Дельгадо.

Механизм устойчивости

Анализ метаболитов показал, что растения с сверхэкспрессией рецептора BRL3 производят больше осмопротекторных метаболитов (сахаров и пролина) в надземных частях и корнях в условиях нормального полива. При воздействии засухи эти защитные метаболиты быстро накапливались в корнях, защищая их от высыхания. Таким образом, сверхэкспрессия BRL3 подготавливает растение к реакции на нехватку воды — механизм, известный как прайминг (priming).

Перспективы применения

Хотя открытие сделано на модели Arabidopsis thaliana, исследовательская группа уже работает над применением этой стратегии к растениям, имеющим агрономическое значение, особенно к злакам.

"До сих пор биотехнологические усилия по созданию более устойчивых к засухе растений не были очень успешными, потому что усиление устойчивости всегда сопровождалось снижением роста и продуктивности. Кажется, мы наконец нашли стратегию, которую можно применять, и мы хотим продолжать её исследовать", — заключает Кано-Дельгадо.