Вчені виявили, як рослини виробляють нову антистресову молекулу

Відкриття в генетиці рослин показують, як виробництво DMSP може підвищити ріст рослин у стресових умовах, припускаючи потенціал для вирощування посухостійких і солестійких культур. Нове дослідження під керівництвом Університету Східної Англії (UEA) вперше ідентифікує гени, які допомагають рослинам рости в стресових умовах, відкриваючи нові шляхи для вирощування стійких продовольчих культур в умовах глобальної зміни клімату.

Результати досліджень і наслідки для сільського господарства

Дослідження, нещодавно опубліковане в Nature Communications, розкриває гени, які дозволяють рослинам виробляти нову антистресову молекулу під назвою диметилсульфоніопропіонат або DMSP. Це показує, що більшість рослин виробляють DMSP, але високий рівень виробництва DMSP дозволяє рослинам рости на узбережжі, наприклад, у солоних умовах.

Крім того, дослідження показує, що рослини можна вирощувати в інших стресових умовах, таких як посуха, коли вони або доповнюються DMSP, або створюються рослини, які виробляють власний DMSP. Такий підхід може бути особливо корисним на бідних азотом ґрунтах для підвищення продуктивності сільського господарства.

Це перше дослідження, яке описує гени, які рослини використовують для виробництва DMSP, визначає, чому рослини утворюють цю молекулу, і відкриває, що DMSP можна використовувати для покращення стресостійкості рослин.

Відомості ключових дослідників

«Дивно, наше дослідження показує, що більшість рослин виробляють антистресову суміш DMSP, але солончакова трава Spartina є особливою завдяки високим рівням, які вона накопичує. Це важливо, тому що солончаки Спартіни є глобальними гарячими точками для виробництва DMSP і генерації охолоджуючого клімату газу диметилсульфіду під дією мікробів, які розщеплюють DMSP», — сказав професор Джон Тодд зі Школи біологічних наук UEA.

Провідний автор доктор Бен Міллер, також зі Школи біологічних наук UEA, додав: «Це відкриття дає фундаментальне розуміння того, як рослини переносять стрес, і пропонує багатообіцяючі шляхи для покращення стійкості культур до засолення та посухи, що важливо для підвищення стійкості сільського господарства. в умовах глобальної зміни клімату».

До дослідницької групи увійшли вчені зі Школи біологічних наук UEA, Школи хімії, фармації та фармакології та Університету океану Китаю.

Порівняльне дослідження та ширший вплив

Команда вивчила вид солончаку – Spartina anglica – який виробляє високі рівні DMSP, і порівняла його гени з генами інших рослин, які виробляють цю молекулу, хоча в основному в низьких концентраціях.

Багато з цих видів з низьким вмістом DMSP є культурними рослинами, які займають великі площі у Великобританії, наприклад ячмінь і пшениця. Дослідники ідентифікували три ферменти, які беруть участь у високому виробництві DMSP у Spartina anglica.

DMSP відіграє вирішальну роль у захисті від стресу та є невід’ємною частиною глобального кругообігу вуглецю та сірки, а також виробництва кліматично активних газів. Екосистеми солончакових боліт, особливо ті, де домінують шкарпетки Spartina, є гарячими точками для виробництва DMSP через те, що ці рослини здатні синтезувати надзвичайно високі концентрації сполуки.