Исследователи используют синхротронный свет, чтобы буквально отслаивать стенки клеток лука, чтобы помочь растениям лучше противостоять стрессам, вызванным изменением климата и болезнями.
«Мы знаем, что в прериях была сильная засуха, и средства к существованию людей оказались под угрозой», — сказала Ариана Форанд, студентка магистратуры Колледжа сельского хозяйства и биоресурсов Университета Саскачевана (США). «Было бы удивительно найти модификации, которые позволили бы растениям противостоять множественным стрессам».
Форанд возглавил проект, изучавший, как кальций и бор играют полезную роль в укреплении стенок клеток растений, помогая уменьшить обезвоживание, возникающее при заморозках и засухе, а также повышая устойчивость к патогены.
Как оказалось, идеальным растением для проверки теории оказался лук.
Команда проанализировала образцы лука и собрала данные в Advanced Photon Source (APS) в Иллинойсе благодаря партнерству этого объекта с Canadian Light Source (CLS) в Университете Саскачевана.
«Этот проект действительно основан на работе предыдущего студента USAsk, Цзюня Лю, который занимался стрессом от замерзания, — сказал Форанд, — и мы знаем, что и в засуху, и в холод растения теряют воду одинаковым образом».
Лук — хорошее растение для использования, «потому что вы можете легко снять один слой клеток и увидеть изменения в клеточной стенке», ключевой структуре структуры растения для защиты от стрессов различного рода.
Уникальная особенность данного исследования, результаты которого были опубликовано в журнале Растения, заключалось в том, что он рассматривал сразу несколько стрессов - обезвоживание валлийского лука и кулинарного лука, а также устойчивость к патогенам у арабидопсиса, небольшого цветущего сорняка, произрастающего в Африке.
После добавления кальция, смешанного с водой, к луку, выращенному в теплице, Форанд использовал синхротронную рентгеновскую микроскопию, чтобы подтвердить не только то, что растения усвоили кальций, но и то, что он локализуется в клеточной стенке.
Дальнейшие испытания в засушливых условиях показали снижение потерь воды у обработанных растений. Точно так же известно, что бор связывается с пектином в клеточных стенках арабидопсиса, усиливая его устойчивость к занесенным болезням.
«Мы искали способы структурного укрепления клеточных стенок», — сказал Форанд. Подтверждение того, что кальций и бор уменьшают влияние потери влаги и болезней, открывает возможность поиска аналогичного эффекта на других растениях.
Доктор Карен Танино, профессор кафедры растениеводства США и руководитель Форанда, сказала, что в любой конкретный год «один стресс может быть более распространенным, чем другой – вы просто не можете точно предсказать, каким он будет. Это исследование дает шанс защитить растения от изменений стресса из года в год».
И Форанд, и Танино считают, что расширение их исследований открывает возможности для повышения устойчивости к потере влаги и болезням как полевых культур, так и в садоводстве.
Для получения дополнительной информации:
Виктория Шрамм
Канадский источник света
Тел: + 1 306-657-3516
Эл. почта: victoria.schramm@lightsource.ca