Восковая защита растений может стать ключом к созданию более устойчивых сельскохозяйственных культур

Исследователи из Университета Торонто в Скарборо обнаружили, что восковой защитный барьер растений может играть роль в отправке химических сигналов другим растениям и насекомым.

Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Science, в перспективе может быть использовано для создания более сильных растений, способных справляться со сложными условиями окружающей среды.

Воск как источник сигнальных молекул

Учёные изучили кутикулярные воски — тонкий слой, который растения откладывают на своей поверхности для защиты от потери воды. "Эти воски действуют как физическая защита", — говорит Элиана Гонсалес-Вихиль, доцент кафедры биологии, руководившая исследованием.

Считалось, что эти воски являются стабильными, нереакционноспособными барьерами. Однако исследователи обнаружили, что некоторые воски разрушаются под воздействием воздуха и света, высвобождая при этом другие соединения.

Используя метод анализа восков у тополя (cottonwood), учёные выяснили, что ненасыщенные воски, известные как алкены, деградируют с образованием хорошо известного альдегидного сигнального соединения и феромона насекомых — нонаналя.

"Интересные небольшие соединения могут высвобождаться из более крупных восков, содержащихся в растениях", — отмечает Гонсалес-Вихиль.

Роль в коммуникации растений

Альдегиды играют важную роль как в растениях, так и у животных. У растений они присутствуют в феромонах, привлекающих насекомых, а также отвечают за коммуникацию между растениями. Например, растение, испытывающее стресс от засухи, высвобождает это соединение, чтобы предупредить соседние растения.

Джефф Чен, изучавший воски тополя с момента их появления и до отмирания листа, обнаружил, что с возрастом растения количество восков уменьшается, а количество летучих альдегидов — увеличивается. "Это было удивительно, потому что вы ожидаете, что что-то стабильное будет там в течение всей жизни растения", — говорит Чен.

Потенциал для повышения устойчивости сельхозкультур

Алкены, являющиеся предшественниками альдегидов, — это специализированные воски, присутствующие только у некоторых растений. Тот факт, что эти воски могут играть роль в сигнализации, открывает множество возможностей.

Например, исследователи обнаружили, что волоски на початке кукурузы (рыльца) также накапливают большое количество алкенов, которые распадаются на альдегиды. Изучение восков пшеницы показало, что другой значительный восковой компонент этой культуры также распадается на более мелкие соединения.

"Это открывает много захватывающих возможностей. Этот процесс можно использовать для создания феромонов, которые медленно высвобождаются из воска для привлечения или отпугивания насекомых", — говорит Гонсалес-Вихиль. "В настоящее время это делается синтетически, что дорого, поэтому это также может привести к созданию более дешёвых и натуральных альтернатив".