Полив этиловым спиртом защитил резуховидку от засухи
Японские генетики предложили повысить засухоустойчивость растений с помощью этанола. Они поливали резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana) слабым раствором спирта на протяжении трех дней и показали, что это помогло растениям пережить последующую трехнедельную засуху. В ответ на спирт растение активирует синтез фитогормона стресса, абсцизовой кислоты, что помогает экономить воду и запасать часть спирта в виде углеводов и аминокислот, рассказывают ученые в Plant and Cell Physiology. Исследователи повторили часть экспериментов на рисе и пшенице, а также описали во второй статье, вышедшей в Plant Molecular Biology, аналогичные эксперименты на маниоке (Manihot esculenta) — для всех трех растений они получили схожие результаты.
Глобальные изменения климата сделали засухи еще более серьезной проблемой для растениеводства. Это особенно актуально при возделывании таких водоемких и чувствительных в засухам культур, как рис (например, из-за засух в южной Европе в 2022 году прогнозируют падение урожая риса в Италии почти на 15 процентов).
В общем виде регуляция растением водного обмена завязана на соотношение поглощения воды корнями, затрат воды на реакции световой фазы фотосинтеза и выделение жидкости через устьица и железки. Защита растений от стресса, связанного с обезвоживанием, должна действовать на эти звенья.
Этиловый спирт — известный неспецифический индуктор ответа растений на стресс. Он образуется в тканях высших растений, и его давно рассматривают как вещество, повышающее стрессоустойчивость растений. Важно, что спирт малотоксичен и дешев в производстве. Но механизмы, и генетическая основа эффекта еще мало изучены.
Генетики из Центра исследования устойчивого развития при институте RIKEN и университета Нагои под руководством Мотоаки Сэки (Motoaki Seki) решили изучить последствия обработки этанолом молодых растений разных видов и сопутствующие изменения транскриптома. С интервалом в полторы недели они опубликовали две статьи с описаниями результатов своих исследований на разных растениях. Основная часть экспериментов была проведена на резуховидке Таля (Arabidopsis thaliana, популярный модельный объект с коротким жизненным циклом и большим набором генетических линий), а часть результатов была воспроизведена на рисе, пшенице и маниоке.
Исследователи взяли 96 растений резуховидки возрастом 17 дней, на три дня перевели их на полив водой или раствором спирта одной из трех концентраций (0,23, 0,46 или 0,92 грамма на литр воды), после чего оставляли без полива на три недели. На всех этапах эксперимента у растений забирали части корня и побега, секвенировали их транскриптом и анализировали метаболом при помощи газовой хромато-масс-спектрометрии. Для того, чтобы понять, как распределяется спирт по растению, часть поливали раствором