Ученые ИЦиГ СО РАН совместно с коллегами из Университета Фрайбурга провели масштабные экспериментальные исследования, которые открывают новые перспективы в понимании механизмов роста растений под влиянием салициловой кислоты. Итоги их работы позволяют по-новому взглянуть на возможности использования этого вещества в современных агротехнологиях для устранения негативного воздействия стрессовых факторов и увеличения урожайности.
Салициловая кислота: природный защитник растений
Салициловая кислота, известная многим как активный компонент аспирина, давно вызывает интерес у ученых и агрономов. Природа наделила растения способностью самостоятельно синтезировать салициловую кислоту в ответ на воздействие неблагоприятных факторов — атаки патогенов, засуху или другие формы стресса. Эта уникальная молекула была впервые выделена из коры ивы еще в XIX веке, и с тех пор ее роль в физиологии растений только раскрывается все шире.
Салициловая кислота выполняет функцию естественного сигнала. Благодаря ей растение мобилизует внутренние резервы для защиты и восстановления, а также регулирует многие процессы — от деления клеток до формирования новых органов.
Агротехнологии нового поколения: применение салициловой кислоты
Актуальность использования салициловой кислоты в сельском хозяйстве трудно переоценить. Агрохимики и фермеры давно применяют этот фитогормон для повышения устойчивости различных культур к стрессовым ситуациям и увеличения урожая. Практика показывает, что предварительное замачивание семян, а также опрыскивание молодых всходов растворами салициловой кислоты способствует заметному росту стеблей, удлинению колоса и повышению массы зерна. Все это прямо влияет на продуктивность сельскохозяйственных угодий.
До недавнего времени такие методы в основном касались наземных частей растений, и использовались довольно высокие концентрации вещества. Однако природа воздействия слабых растворов на корневую систему оставалась малоизученной территорией для науки.
Влияние низких концентраций: открытие исследовательской группы
Главной целью совместного российско-германского проекта стало выяснение, как именно небольшие дозы салициловой кислоты воздействуют на корневую часть растения. Экспериментальные процедуры проводились в лабораториях Университета Фрайбурга, а обработку полученных данных, компьютерный анализ изображений и математическое моделирование выполняли сотрудники ИЦиГ СО РАН и Новосибирского государственного университета.
По словам Виктории Мироновой, к.б.н., заведующей сектором системной биологии морфогенеза растений, им удалось выявить интереснейшую закономерность: высокая концентрация салициловой кислоты тормозит развитие корней, выступая своеобразным сигналом тревоги. В то же время, умеренное снижение её уровня (примерно в десять раз) оказывает стимулирующее действие на формирование дополнительных, так называемых придаточных корней и увеличивает число стволовых клеток в апикальных меристемах.
Благодаря этому наблюдению ученые сделали вывод, что слабая обработка салициловой кислотой запускает «программу подготовки» растения к возможным стрессам, укрепляя его корневую систему и делая ее более разветвленной. Такой своеобразный механизм профилактической адаптации не только усиливает стрессоустойчивость, но и способствует быстрому восстановлению после неблагоприятных факторов внешней среды.
Механизмы адаптации: почему это важно для сельского хозяйства
Открытые закономерности могут стать настоящим прорывом для агротехнологий. Применение слабых растворов салициловой кислоты на ранних стадиях развития растений действует как «прививка», помогая всходам формировать разветвленную и мощную корневую систему. Это особенно важно для тех культур, чья способность эффективно извлекать воду и питательные вещества из почвы напрямую влияет на конечную урожайность.
Результаты исследования показывают, что изменяется не только количество корней — утолщается эндодермис, наружный защитный слой. Такой эффект рассматривается учеными как способ повысить выносливость растений и помогает им переживать периоды нехватки влаги и другие экстремальные условия.
Преимущества для фермеров: экономическая и экологическая эффективность
Разработанный подход позволяет значительно снизить расход салициловой кислоты по сравнению с традиционными методами. Для обработки той же площади посевных полей потребуется в разы меньше вещества, что сокращает финансовые затраты и уменьшает нагрузку на окружающую среду. Введение таких технологий может стать одним из наиболее удачных способов выращивания сельхозкультур в условиях изменения климата и роста числа стрессовых факторов для растений.
По мнению специалистов, практическое внедрение полученных данных поспособствует не только защите урожая от болезней, но и придаст всходам дополнительную силу для активного роста. Более многочисленные и здоровые корни помогут растениям активнее развиваться, что гарантирует стабильную и высокую продуктивность.
Перспективы исследований и будущее открытий
Исследовательская команда планирует развивать тему далее. Особый интерес вызывает механизм перехода от стержневой к мочковатой корневой системе под действием салициловой кислоты. Понимание этого адаптационного процесса позволит ускорить селекцию новых сортов культур, обладающих лучшей устойчивостью к засухам и патогенам. Такой подход актуален для многих зерновых, овощных и плодовых видов.
ИЦиГ СО РАН и Университет Фрайбурга продолжают сотрудничество, и полученные знания обязательно найдут применение в реальных агротехнологиях будущего. Новые открытия в области регуляции роста растений с помощью салициловой кислоты — это ключ к повышению продовольственной безопасности и развитию экологически чистых методов земледелия в России и во всем мире.
Источник: scientificrussia.ru
