Группа ученых из Пакистана обнаружила, что природное вещество лупеол значительно снижает вред, который наносит посевам пшеницы тяжелый металл кадмий. Соединение действует как внешний щит, принимая на себя окислительный удар и позволяя растению не тратить ресурсы на дорогостоящие защитные реакции. Результаты исследования открывают перспективы для защиты урожая на загрязненных почвах.
Кадмий, попадающий в почву с промышленными отходами, токсичен для растений даже в малых концентрациях. Он подавляет рост корневой системы и побегов, нарушает фотосинтез и провоцирует клеточный стресс. В лабораторных условиях исследователи показали, что при концентрации кадмия в питательной среде до 100 мг/л биомасса ростков пшеницы сорта NARC 2009 резко сокращалась, хотя всхожесть семян сохранялась.
Ситуация кардинально менялась, когда в среду добавляли лупеол – тритерпеноид, выделенный из растения Monotheca buxifolia. При совместном применении 2 мг/л лупеола и максимальной дозы кадмия длина побегов увеличивалась на 10 см, а корней – на 7 см по сравнению с растениями, которые подвергались только воздействию металла. Количество корней у защищенных лупеолом образцов превысило даже показатели контрольной группы, росшей в чистой среде.
Биохимический анализ показал, что кадмий заставляет растение активно вырабатывать антиоксиданты для борьбы с окислительным стрессом. Однако в присутствии лупеола активность собственных защитных ферментов и соединений пшеницы заметно снижалась. Ученые объясняют это тем, что лупеол сам нейтрализует свободные радикалы, снимая с растения нагрузку. Это позволяет ростку направить энергию на развитие, а не на защиту.
Поскольку абиотические стрессы, включая загрязнение тяжелыми металлами, приводят к значительным потерям урожая во всем мире, открытие пакистанских ученых может стать основой для создания недорогих и эффективных агрономических инструментов. Лупеол содержится во многих распространенных растениях, таких как манго и одуванчик, что упрощает его потенциальное производство и применение для защиты ключевых злаковых культур.