В ТГУ разработали новый способ защиты сельхозкультур от тяжелых металлов
Метод экономичного использования мелатонина для эффективной защиты растений от накопления тяжелых металлов (кадмия) разработали и исследовали ученые Томского государственного университета (ТГУ), 7 ноября сообщает пресс-служба вуза.
К глобальному загрязнению почв тяжелыми металлами, в том числе кадмием, приводит как промышленная деятельность человека — разработка полезных ископаемых, металлургическое и энергетическое производство, так и сельскохозяйственная деятельность — внесение фосфорных удобрений.
При этом кадмий является одним из наиболее токсичных металлов, который, накапливаясь в растениях, попадает в пищевые цепочки и может привести у человека к онкологическим и хроническим заболеваниям. Также повышенная концентрация кадмия в почве приводит к замедленному развитию растений.
Результаты исследования нового метода защиты растений от этого металла ученые ТГУ представили в статье «Кратковременная предварительная обработка мелатонином повышает устойчивость растений ячменя к последующему воздействию кадмия», опубликованной в Russian Journal of Plant Physiology (Q3).
Соавтор статьи, научный сотрудник кафедры физиологии растений, биотехнологий и биоинформатики Биологического института (БИ) ТГУ Елена Данилова пояснила задачу проведенного исследования:
«Интенсивные источники загрязнения окружающей среды кадмием — это металлургия и гальванотехника, а также сжигание твердого и жидкого топлива. Принятые в настоящее время технологии снижения воздействия тяжелых металлов на растения могут оказывать негативное влияние на окружающую среду. Эффективной и безопасной технологией повышения устойчивости растений является применение соединений гормональной природы, к которым относится фитомелатонин».
Функции мелатонина в растениях многообразны. Он регулирует рост листьев, побегов и корней, цветение, созревание плодов и семян. Но его важнейшая биологическая задача — снижение окислительного стресса за счет своих антиоксидантных свойств.
Мелатонин, таким образом, повышает устойчивость растений к различным стрессовым ситуациям, в том числе к воздействию ионов металлов, препятствуя их накоплению в разных частях растений и делая их безопасными для употребления в пищу.
Производить аналоги фитогормонов промышленными методами очень дорого, поэтому ученые ищут способы их оптимального использования в малом количестве.
Такое исследование провели специалисты лаборатории биохимии и молекулярной биологии БИ ТГУ, которые изучили воздействие кратковременной обработки (без постоянного внесения в почву или гидропонные установки) семян или растений ячменя и картофеля мелатонином.
«Этот способ повышения урожайности растений более экономичен, но не менее эффективен, — отметила Елена Данилова. — Обработка корней раствором мелатонина в низкой концентрации снижает токсическое действие кадмия и полиметаллического стресса на растения ячменя. Мелатонин усиливает рост корней, увеличивает интенсивность фотосинтеза и снижает накопление ионов тяжелых металлов в злаковых растениях».
Еще одно исследование физиологов растений ТГУ продемонстрировало эффективность использования мелатонина для растений картофеля при хлоридном засолении почвы. Так, прикорневая обработка их мелатонином в течение одних суток повысила количество столонов (придаточных корней) у картофеля, что в конечном итоге увеличивает клубнеобразование.
Результаты исследований томских ученых будут полезны для растениеводства на засоленных почвах и загрязненных металлами территориях.
