Что делает растения устойчивыми к колебаниям содержания питательных веществ? Международная исследовательская группа под руководством Мюнхенского технического университета (TUM) изучила этот вопрос на примере бора. Исследователи проанализировали 185 наборов данных о генах модельного растения арабидопсиса. Их цель — применить результаты, опубликованные в журнале New Phytologist, к важной сельскохозяйственной культуре — рапсу.
Бор — один из ключевых микроэлементов, необходимых для роста и плодоношения многих растений. Однако экстремальные погодные явления снижают его доступность: засуха уменьшает поглощение бора, а наводнения вымывают его из почвы. В условиях изменения климата этот дефицит становится дополнительным стрессовым фактором для растений. Их устойчивость к таким колебаниям является решающим фактором, определяющим урожайность.
Исследователи из TUM проанализировали 185 подгрупп вида Arabidopsis thaliana со всего мира. Они искали растения, обладающие высоким содержанием бора. Семь из них — особенно с бедных бором почв в Северной Европе — смогли хорошо расти даже при небольшом количестве бора. «Каждое из этих растений смогло разработать стратегии, позволяющие успешно справляться с дефицитом бора», — объясняет профессор. Патрик Бинерт, профессор физиологии сельскохозяйственных культур в TUM.
Анализ, проведённый командой, выявил общую адаптацию корневой системы. При недостатке бора растения, способные его усваивать, начинают искать пищу: они отращивают длинные боковые корни, тем самым увеличивая радиус поглощения питательных веществ.
Генетические механизмы, контролирующие эффективность использования бора растениями, до сих пор изучены недостаточно. В ходе работы были выявлены участки генов, отвечающие за использование и поглощение бора корнями и побегами. Это поможет в выведении растений, устойчивых к дефициту питательных веществ.
Опираясь на полученные результаты, ученые анализируют рапс. Поскольку рапс, как и арабидопсис, относится к семейству крестоцветных, учёные надеются, что смогут применить полученные данные и добьются многообещающих результатов.
«Сельскохозяйственные культуры обычно более чувствительны к абиотическим факторам стресса, таким как колебания в поступлении микроэлементов, — объясняет Патрик Бинерт. — Мы хотим найти наиболее эффективные растения, определить их стратегии выживания, а затем закрепить эти свойства в линиях, которые дают высокие урожаи. В результате мы получим высокоурожайные и устойчивые к изменению климата растения».
[Фото: Andreas Heddergott / TUM]
