Подобно тому, как мы принимаем аспирин, чтобы облегчить ужасную головную боль, у растений также есть своя форма лекарства, которая помогает во время стресса. Это органическое соединение, известное как салициловая кислота, естественным образом вырабатывается, когда растения сталкиваются с такими вещами, как засуха и жара, и новое исследование демонстрирует, как этот процесс можно использовать для защиты сельскохозяйственных культур перед лицом повышения глобальной температуры.
Салициловая кислота встречается в природе в растениях и на самом деле является предшественником аспирина, но использовалась для облегчения боли задолго до того, как синтетический препарат появился на полках аптек. Древние египтяне сдирали листья и кору с ивы, чтобы облегчить боль в суставах, а греческий врач Гиппократ также отметил способность соединения снимать лихорадку и боль.
Авторы этого нового исследования стремились лучше понять, как производится салициловая кислота, и условия, которые заставляют растения это делать. Это привело их к химическим веществам, называемым активными формами кислорода (АФК), которые все живые организмы вырабатывают в ответ на стресс окружающей среды. Примером может служить кожа человека, которая вырабатывает высокие уровни АФК в ответ на суровый солнечный свет, что приводит к веснушкам и солнечным ожогам. Но на более низких, более безопасных уровнях АФК играют важную роль.
«На несмертельных уровнях АФК подобны экстренному призыву к действию, позволяющему вырабатывать защитные гормоны, такие как салициловая кислота», — объясняет автор исследования Цзинь-Чжэн Ван (Jin-Zheng Wang) из Калифорнийского университета в Риверсайде. «АФК — это палка о двух концах».
Эксперименты на растениях показывают, что они меняют цвет в ответ на световой стресс. Фото: UCR
В ходе экспериментов на модельном растении под названием резуховидка (лат. Arabidopsis) ученые обнаружили, что жара, постоянное солнце и засуха заставляют клетки растения вырабатывать сигнальную молекулу под названием MEcPP. По мере накопления этой молекулы она запускает выработку салициловой кислоты, которая играет важную роль в защите хлоропластов, органелл, в которых происходит фотосинтез.
«Это похоже на то, как растения используют болеутоляющее средство от болей, как и мы», — говорит автор исследования Вильгельмина ван де Вен (Wilhelmina van de Ven).
Есть надежда, что эти знания о формах салициловой кислоты могут быть применены, чтобы помочь растениям пережить изменение климата. Это может привести к более устойчивым культурам, способным выдерживать более высокие температуры, но преимущества могут распространяться и на многие другие аспекты окружающей среды.
«Поскольку салициловая кислота помогает растениям противостоять стрессам, которые становятся все более распространенными в связи с изменением климата, возможность увеличить способность растений производить ее представляет собой шаг вперед в преодолении воздействия изменения климата на повседневную жизнь», — сказала Катаюн Дехеш (Katayoon Dehesh), старший автор статьи. «Эти воздействия выходят за рамки только нашей еды. Растения очищают наш воздух, изолируя углекислый газ, дают нам тень и обеспечивают среду обитания для многочисленных животных. Преимущества повышения их выживаемости экспоненциальны».
Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.
Источник: University of California, Riverside
