Учёные раскрыли механизм защиты злаков от стресса
Исследователи из Университета штата Вашингтон объяснили, как гены ячменя активируют защиту от старения и стрессовых факторов, таких как засуха, жара и болезни.
Профессор Дитер фон Веттштайн и доцент Сачин Растги показали, что определённые гены действуют как переключатель, позволяющий ячменю жить дольше и становиться более устойчивым к стрессу, включая атаки распространённых заболеваний, таких как мучнистая роса и пятнистость.
Это открытие, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Science, решает давнюю загадку и даёт надежду на создание зерновых культур, способных процветать в условиях непредсказуемой погоды и изменения климата.
Зерновым культурам, таким как пшеница, ячмень, кукуруза и рис, необходимо определённое время для роста, чтобы дать обильный урожай. Стрессовые факторы окружающей среды, такие как жара и засуха, могут вызвать преждевременное старение растений, что замедляет рост и снижает урожайность и качество зерна.
Фон Веттштайн и Растги обнаружили, что два гена ячменя, JIP60 и JIP60-подобный, играют ключевую роль в защитных реакциях, запускаемых важным растительным гормоном защиты — жасмонатом (JA).
Подобно бдительному часовому, JA действует при первых признаках неблагополучия растения, производя белки, которые готовят растение к борьбе с избыточным теплом, нехваткой воды или атакой болезнетворных организмов. Они также замедляют старение.
Хотя роль JA в устойчивости растений была известна с 1990-х годов, фон Веттштайн и Растги впервые задокументировали, как этот процесс фактически происходит.
Растги отметил, что неожиданным стало открытие связи генов JIP60 с чувствительностью к бору и устойчивостью к болезням у злаков. Эти гены расположены в непосредственной близости от других важных признаков растений, что делает их уникальной мишенью для будущих программ селекции сельскохозяйственных культур.
«Возможно, мы сможем настроить путь JA и повысить урожайность, замедлив старение растений и сделав их более устойчивыми к болезням, засухе и температурному стрессу, — сказал он. — Это можно сделать без генной инженерии».
Выводы важны для зерноводов по всему миру.
«Этот год стал хорошим примером, — сказал Растги. — В штате Вашингтон в мае и июне, как раз во время цветения озимой пшеницы, случились заморозки. Это фактически повлияло на долгосрочную урожайность зерна, нанеся повреждения растениям».
В Индии и Пакистане, по его словам, очень высокие температуры — до около 57 °C — вызывают тепловое повреждение пшеницы, ячменя и риса.
«Это проблема для фермеров, у которых небольшие участки и которые очень бедны. Любой удар приводит к значительной потере дохода».