Биологи RIKEN обнаружили, что доза этанола, более известного как обычный спирт, может позволить растениям выдерживать тепловой стресс, который в противном случае мог бы их убить. Это может предложить недорогой способ сделать сельскохозяйственные культуры более устойчивыми к последствиям изменения климата.
Глобальное потепление увеличивает риск потери урожайности сельскохозяйственных культур во всем мире из-за жары. Обнаружение методов сокращения этих потерь может помочь защитить устойчивость сельского хозяйства.
Генная инженерия — мощная техника для достижения этой цели, но существует также острая потребность в низкотехнологичных решениях, которые проще и дешевле реализовать. «Нам необходимо разработать новые, простые и менее дорогие технологии, потому что генетически модифицированные растения доступны не во всех странах», — отмечает Мотоаки Секи из Центра исследования устойчивых ресурсов RIKEN.
Перспективным подходом к реализации этого является предварительная обработка сельскохозяйственных культур безопасными химическими соединениями. Ученые изучают этот подход, исследуя способность различных химических веществ делать растения более устойчивыми к стрессам окружающей среды.
Теперь Секи и его коллеги обнаружили, что простое применение этанола к растениям перед воздействием тепла может сделать их более устойчивыми к теплу. «Внешнее применение этанола может быть простым, дешевым и эффективным способом повышения устойчивости к жаре у различных растений», — говорит Секи.
Команда ученых подвергла салат и кресс-салат воздействию низкой концентрации этанола в почве в течение нескольких дней. Затем обработанные и необработанные контрольные растения в течение короткого времени выращивали при температуре, достаточно высокой, чтобы вызвать тепловой стресс . Только 10% необработанных растений выжили при тепловом стрессе, тогда как до 70% обработанных растений выжили, что указывает на очень значительное преимущество этанола.
Исследователи также получили представление о молекулярных механизмах этого эффекта. Они определили набор генов и биохимических процессов, активируемых обработкой этанолом.
Одной из особенностей реакции является повышенная выработка белка, называемого связывающим белком-3, который участвует в адаптации к стрессу в органелле, называемой эндоплазматической сетью. Эта реакция на стресс известна как реакция развернутых белков, поскольку она смягчает последствия неправильной укладки белков, которые могут возникнуть во время стресса окружающей среды.
Секи и его команда намерены получить дополнительные сведения о механизме. «Хотя мы обнаружили , что в этом участвует реакция развернутого белка , теперь нам необходимо провести дальнейшие исследования, чтобы выявить неоткрытые аспекты сети, опосредованной этанолом, для адаптации к стрессу окружающей среды », — говорит Секи. Узнав больше об этом механизме, можно было бы выявить способы усиления защитного эффекта и, возможно, его тонкой настройки, чтобы принести пользу более широкому кругу видов.
Исследование опубликовано в журнале Plant Molecular Biology.
Теги: биотехнологии
