Группа ученых из России и Германии изучила влияние салициловой кислоты на рост растений. Результаты работы опубликованы в Plant Physiology (журнал, входящий в десятку самых значимых журналов в мире в категории наук о растениях).
Ацетилсалициловая кислота (аспирин) – распространенное противовоспалительное средство, которое можно приобрести в любой аптеке. Растения вырабатывают ее природный аналог самостоятельно, в качестве ответа на стресс (например, на заражение возбудителями болезней). Собственно, открывший салициловую кислоту итальянский химик Рафаэль Пириа сначала выделил ее из ивовой коры, и лишь затем сумел синтезировать в лаборатории.
Салициловую кислоту активно используют в агротехнологии, например в качестве регулятора роста для пшеницы. Для этого практикуется предпосевное замачивание семян или опрыскивание всходов. Независимо от способа обработки, она способствует увеличению высоты стебля, длины колоса, а также количества и массы семян с колоса (два последних параметра определяют продуктивность растений).
При этом, будь то внешняя обработка или ответ на стресс самого растения, обычно речь идет о высокой концентрации кислоты и о надземной части растения. Выяснить, что произойдет в случае заметного снижения концентрации и как салициловая кислота действует на корень растения, и было целью совместного исследовательского проекта. Экспериментальная часть работ проводилась силами сотрудников Университета Фрайбурга (Германия), а обработку и анализ полученной информации, в том числе компьютерный анализ изображений и математическое моделирование, осуществляли ученые ИЦиГ и НГУ.
Оказалось, что у салициловой кислоты в корне двоякая функция: при высоких концентрациях этот фитогормон выступает как стрессовый сигнал, который останавливает развитие, а при низких, напротив – регулирует морфогенез, – рассказала заведующая сектором системной биологии морфогенеза растений ФИЦ ИЦиГ СО РАН, старший научный сотрудник лабораторией компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики НГУ, к.б.н. Виктория Миронова
В частности, исследователи установили, снижение концентрации кислоты в десять раз при обработке растения значительно стимулирует рост придаточных корней, одновременно останавливая рост основного стержня. Одновременно с этим, увеличивается количество стволовых клеток в концах корней, утолщается их наружный слой (эндодермис).
Эти изменения, считают ученые, являются, своего рода, подготовительными мерами «на черный день»: растение воспринимает обработку кислотой в слабой концентрации как предупреждение о надвигающейся угрозе и начинает готовиться ее пережить.
В естественных условиях такое поведение наблюдается иногда у взрослых растений, но никто не замечал этого на проростках, - отметила Виктория Миронова
В этом кроется потенциальное прикладное значение полученных результатов. Обработка всходов слабым раствором салициловой кислоты может стать для них своего рода «закаливанием», помогающей в дальнейшем справляться с болезнями и одновременно стимулируя их рост. Это не только послужит дополнительной защитой для будущего урожая, но и снизит затраты, поскольку для той же площади посевов потребуется в пять-десять раз меньше салициловой кислоты.
Одним из возможных направлений для дальнейшего развития этого проекта, его участники видят изучение того, как происходит изменение типа корневой системы (от стержневой к мочковатой) в результате обработки кислотой. Очевидно, что это адаптационный ответ на внешнюю угрозу и понимание механизма его работы будет полезным для селекции ряда сельскохозяйственных культур.
Пресс-служба ФИЦ ИЦиГ СО РАН
