В Хельсинкском университете международная команда исследователей, в которую вошли профессор Ари Пекки Мяонен и доктор Хироюки Иида, раскрыла элегантный механизм, позволяющий растениям восстанавливать повреждённый внешний слой — перидерму. Благодаря этому открытию учёные приблизились к созданию более устойчивых сельскохозяйственных культур и сокращению потерь урожая по всему миру.
Эффективная стратегия заживления у растений
Многие живые организмы защищают себя с помощью специальных барьерных тканей. В мире растений защитную функцию выполняет перидерма — плотная пробковая оболочка, покрывающая кору деревьев, кожуру картофеля или других корнеплодов. Если этот барьер нарушен — растение рискует потерять влагу и стать уязвимым к инфекциям и неблагоприятным условиям.
До последнего времени оставалось неясным, каким образом растения распознают нарушения целостности внешнего слоя и запускают регенерацию. Модельные эксперименты на Arabidopsis thaliana позволили выяснить, что всё дело в движении газов.
Как работает сигнализация повреждений: роль этилена и кислорода
По словам Ари Пекки Мяонена, пока перидерма цела, она практически не пропускает газы. В тканях растения начинает скапливаться этилен — один из основных гормонов, участвующих в росте и развитии. Одновременно с этим уровень кислорода внутри клеток понижается из-за обычных жизненных процессов. В такой атмосфере растение чувствует себя защищённым и не предпринимает никаких действий.
Однако стоит перидерме получить повреждение, картина меняется: этилен мгновенно выходит наружу, а кислород проникает внутрь через образовавшуюся рану. Это воздействие газов воспринимается растением как четкий сигнал бедствия, что запускает комплексную программу восстановления внешнего слоя. Как только регенерация завершена, новый барьер снова становится практически непроницаемым для газов, и система возвращается в исходное состояние: этилен скапливается внутри, а кислорода становится меньше.
Позитивные перспективы для сельского хозяйства
Доктор Хироюки Иида отмечает: механизм, открытый в Arabidopsis thaliana, поразительно прост и эффективен. Он обречён на широкое распространение среди растений, выращиваемых человеком — картофеля, моркови, фруктов, а также древесных пород. Расшифровка этой сигнальной цепочки уже сейчас открывает путь к созданию новых методов защиты урожая от повреждений и гнилей.
Повреждения внешнего барьера приводят не только к потере влаги, но и к более быстрой порче плодов из-за проникновения патогенов. Понимая, как именно растение «узнаёт» о появлении раны и реконструирует защиту, биологи могут ускорить этот процесс или даже сделать его автоматическим с помощью селекционных подходов.
Вклад хельсинкских учёных: революция в устойчивости растений
Открытия, сделанные в Хельсинкском университете, могут сыграть огромную роль в преодолении вызовов, с которыми сталкивается современное сельское хозяйство. Усиление способности культур быстро восстанавливать перидерму улучшит сохранность продуктов при транспортировке и долговечность при хранении. Для регионов с засушливым климатом это позволит сократить потери, повысить урожайность и минимизировать пищевые отходы.
С ростом населения планеты и развитием новых рынков, такие фундаментальные знания превращаются в практические решения, принося пользу как небольшим фермерам, так и крупным агрохолдингам. Современные методы биотехнологии помогут внедрить естественные механизмы регенерации в новые сорта многих культур.
Оптимизм — ключ к биоразнообразию и безопасности завтра
Исследования под руководством Ари Пекки Мяонена и Хироюки Ииды внушают уверенность: природа наделила растения чрезвычайно изящными стратегиями защиты. Человечеству остаётся лишь раскрыть детали этих процессов, чтобы повысить качество и количество продуктов питания, сделать сельское хозяйство устойчивым перед лицом перемен климата и развивающихся болезней растений.
Углубление понимания сигналов регенерации, умеющих запускаться даже от кратковременного контакта с воздухом, позволяет по-новому взглянуть на эволюцию растений и их потрясающую приспособляемость. Подобные открытия вселяют оптимизм и веру в успех будущих аграрных инноваций.
Источник: scientificrussia.ru
