Ученые с помощью гормона сна защищают растения от загрязнений

Оказывается, мелатонин повышает стрессоустойчивость растений, усиливая эффективность их антиоксидантной системы.

 

Как сообщает сайт НИ ТГУ, учёные Биологического института ТГУ тестируют возможности гормона сна – мелатонина – для защиты сельскохозяйственных культур от различных повреждающих факторов: холода, засухи, засоления, биопатогенов и других. Промежуточные результаты исследований показали, что мелатонин повышает стрессоустойчивость растений, усиливая эффективность их антиоксидантной системы. Это свойство делает его перспективным для разработки и применения в агропромышленном комплексе новых биотехнологий. Проект выполняется при поддержке РФФИ. 

– Мелатонин довольно «молодой» гормон, – объясняет исполнитель проекта, аспирантка кафедры физиологии растений, биотехнологий и биоинформатики БИ ТГУ Елена Данилова. – В 1995 году мелатонин был найден в растениях. В 2018 году был открыт его первый рецептор, поэтому экспериментировать с гормоном сна как с инструментом для защиты растений исследователи начали лишь несколько лет назад. Но уже установлено, что мелатонин демонстрирует антиоксидантный, иммуностимулирующий и антистрессорный эффект не только у людей, но и у растений. Это делает его перспективным для решения проблемы загрязнения почв и растений.

Например, большой проблемой для окружающей среды, включая сельхозугодия, является высокая концентрация тяжелых металлов в почвах – из-за выбросов промышленных предприятий, использования удобрений и неправильной очистки сточных вод. Зерновые – одни из самых востребованных сельскохозяйственных растений – часто подвержены негативному воздействию избыточного содержания металлов в почве.

В рамках проекта РФФИ биологи ТГУ тестируют защитный потенциал мелатонина на двух наиболее популярных сельхозкультурах – ячмене и картофеле. Их проростки обрабатывают водным раствором фитомелатонина. Затем учёные исследуют отклик растения, который происходит на молекулярно-генетическом, клеточном и организменном уровнях. В частности, оцениваются морфологические показатели, состояние и функциональная активность фотосинтетического аппарата, реакция на окислительный стресс (нарушение жизни клетки активными формами кислорода) и осмотический (недостаток влаги) статус.

– Как показали эксперименты, эффективность мелатонина проявляется не только при длительном воздействии, но и при кратковременном, – говорит Елена Данилова. – Данный факт позволит снизить трудоемкость и себестоимость технологии применения агропрепаратов в АПК.

Добавим, что научным соруководителем молодого ученого ТГУ выступает заведующий отделом физиологических и молекулярных механизмов регуляции процессов онтогенеза и адаптации Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, член-корреспондент РАН Владимир Кузнецов – один из ведущих российских учёных, занимающихся исследованием процессов адаптации растений к стрессу природного и техногенного происхождения.