Международная группа учёных под руководством Университета Тохоку открыла два синтетических соединения, которые помогают растениям переносить засуху, не подавляя при этом их рост. Вещества NS5806 и UA49 действуют точечно, заставляя растения сокращать испарение влаги, но не активируют другие стрессовые механизмы, которые вредят развитию культур. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
При нехватке воды растения вырабатывают гормон – абсцизовую кислоту. Она заставляет закрываться устьица, микроскопические поры на листьях, через которые испаряется влага. Это помогает сберечь воду, но одновременно гормон замедляет рост корней и прорастание семян, что снижает урожайность. Новые соединения лишены этих побочных эффектов, поскольку воздействуют не на всю систему стрессового ответа, а только на механизм работы устьиц.
Молекулы блокируют калиевый ионный канал KAT1 в клетках, окружающих поры на листьях. Это запускает приток ионов кальция в клетки, что служит сигналом к закрытию устьиц. Таким образом, растение экономнее расходует внутренние запасы воды. При этом, как показали эксперименты, соединения не тормозят развитие корневой системы и не мешают прорастанию семян, в отличие от абсцизовой кислоты.
Испытания проводили на модельном растении – резуховидке Таля. Обработанные веществами листья лучше переносили искусственно созданную засуху и быстрее восстанавливались после возобновления полива. Открытие также показало, что ионный канал KAT1 играет более сложную роль в жизни растения, чем считалось ранее: он не только помогает порам открываться, но и участвует в передаче сигнала к их закрытию.
Авторы работы отмечают, что это пока не готовое решение для аграриев. Предстоит выяснить, как соединения поведут себя на основных сельскохозяйственных культурах в полевых условиях, насколько долгосрочным будет их эффект и безопасны ли они для окружающей среды. Тем не менее технология открывает путь к созданию препаратов, которые позволят готовить посевы к засухе без ущерба для их роста.