Российские исследователи изучили устойчивость табака к стрессу, вызванному воздействием высокой концентрации меди. Этот металл часто накапливается в почве в результате деятельности человека. Учёные выяснили, что растение защищается от губительного воздействия меди, задерживая соединение в стебле, который в итоге становится более деревянистым. По словам авторов работы, полученные данные могут найти применение в сельском хозяйстве, а также при создании средств защиты растений.
Учёные Уральского федерального университета (УрФУ) проверили стрессоустойчивость растений на примере табака под воздействием меди. По словам специалистов, полученные данные помогут выращивать сельскохозяйственные культуры, стойкие к загрязнению почвы металлами. Об этом RT сообщили в Минобрнауки России. Результаты исследования опубликованы в журнале International Journal of Molecular Science.
Как отметили авторы работы, ионы металлов накапливаются в почве в результате антропогенной деятельности человека. Поглощаемые растениями, эти металлы могут попадать в организмы людей и животных, негативно влияя на их здоровье.
К таким металлам, в частности, относятся медь, цинк, молибден и т. д. В малых количествах они участвуют в биологических процессах и необходимы для правильного функционирования растений. Однако их повышенная концентрация в тканях может вызывать токсические эффекты, провоцируя стрессовые реакции в организме растений.
Биологи решили изучить подобное состояние у разных органов табака (листьев, корней и стебля) и выяснить, какие метаболические и биохимические изменения происходят в растении при длительном воздействии на него ионов меди.
«Как правило, в лабораториях изучают эффекты кратковременного действия, а в природе растения приспосабливаются к длительному стрессу. Особенность в том, что при, скажем так, коротких стрессовых условиях растения включают одни защитные механизмы, при долговременных — другие. Поэтому мы изучили более поздние реакции растений», — рассказала RT старший преподаватель кафедры экспериментальной биологии и биотехнологий УрФУ Анастасия Тугбаева.
В эксперименте учёные исследовали влияние двух доз ионов меди — 100 и 300 мкм — на табак на протяжении 40 дней. Оказалось, что при длительном стрессе у растения усилился синтез особых соединений, приводящих к одревеснению корня и стебля. Корень, накапливая в себе медь, быстрее рос и становился толще и прочнее. В то же время количество меди в стебле и листьях увеличилось незначительно. Специалисты считают, что таким образом корень выступил в роли барьера, ограничив поступление токсичных металлов в другие части растения.
При этом биологи отмечают, что в природе растения при длительном стрессе могут либо воспользоваться определёнными механизмами для выживания, либо не адаптироваться и погибнуть. Так, например, при большей дозировке у лабораторного табака начал развиваться окислительный стресс, к которому растение не смогло полностью приспособиться.
По словам специалистов, полученные знания о дополнительных механизмах и защитных реакциях растений при длительном стрессе помогут селекционерам выращивать стойкие томаты, картофель, баклажаны и другие овощные культуры. Подобные исследования актуальны не только для России, но и для Бразилии, Чили и Китая, где развита горнодобывающая промышленность и распространена загрязнённость почв медью.
«Результаты нашей работы можно использовать в защите растений и в селекции — мы подтвердили эффективность биохимических маркеров для выявления растений, устойчивых к стрессу. Также мы подтвердили универсальность механизма упрочнения (одревеснения) побегов растений в ответ на абиотический стресс», — подытожил доцент кафедры экспериментальной биологии и биотехнологий УрФУ Александр Ермошин.
Источник: russian.rt.com