Ученые УрФУ помогут сделать сельхозкультуры более крепкими
Гены, отвечающие за одревеснение (прочность стебля) у двудольных растений, выявили биологи Уральского федерального университета (УрФУ) и Университета Внутренней Монголии (Хух-Хота, Китай), 11 мая сообщает пресс-служба УрФУ.
Результаты исследования, проведенного на примере растений «циннии изящной», ученые представили в статье, опубликованной в журнале Horticulturae. Полученные данные могут быть экстраполированы для улучшения промышленных сортов двудольных сельскохозяйственных культур.
Соавтор работы, младший научный сотрудник лаборатории биотехнологии поддержания и восстановления компонентов природных и трансформированных биосистем УрФУ Анастасия Тугбаева пояснила:
«В процессе развития растений происходят специфические изменения как на уровне клеток, тканей, целых органов, так и в обмене веществ и физиологических процессах. Все эти изменения контролируются на генетическом уровне и условиями внешней среды. Эти изменения приводят к формированию анатомо-морфологических структур, которые обеспечивают эффективное выполнение основных функций стебля — транспорт воды, минеральных веществ и фотосинтатов, удерживание побега в вертикальном положении».
Эти структуры формируются за счет отложения лигнина (лигнификации, или одревеснения) в клеточных стенках сосудов и волокон, тогда как в клетках коры и в центре стебля он не откладывается.
Ученые отследили, как этот процесс происходит на всем протяжении роста стебля растения — на разных этапах его онтогенеза, разном физиологическом возрасте, определив состав фенолов, соответствующий каждому такому этапу.
«До нас процесс лигнификации изучали преимущественно на однодольных — злаках: рассматривали их устойчивость к полеганию. Мы же зашли с другой стороны и посмотрели, какие гены отвечают за „крепость“ стебля, — продолжил доцент кафедры экспериментальной биологии и биотехнологий УрФУ Александр Ермошин. — Нам удалось определить тип генов, ответственных за одревеснение, как меняются экспрессия этих генов и содержание фенольных соединений на разных этапах жизни растения».
Полученные при исследовании циннии данные могут помочь селекционерам создавать сорта сложноцветных (подсолнечник), крестоцветных (брюссельская капуста) или пасленовых (томаты) сельскохозяйственных культур с крепким стеблем.
Их исследования также показали, что у растений перед началом лигнификации разнообразие фенольных соединений — гидроксикоричных кислот — и их количество растет, а затем в процессе одревеснения снижается.
Используя эту особенность двудольных растений, можно на предлигнификационной стадии роста экстрагировать стебли растений для выделения этих фенольных соединений. Поскольку такие соединения являются основными антиоксидантами растительного происхождения, их экстракты могут быть использованы в медицине (разработка БАД с антиоксидантными свойствами, замедляющими старение клеток) или же в косметологии (в том числе в составе кремов, придающих коже ровный тон).
Ученые продолжат свои исследования, чтобы выяснить влияние стрессовых факторов (засуха, перепады температуры, дефицит необходимых минеральных элементов и др.) на процесс лигнификации.
