Группа ученых из России и Германии исследовала влияние салициловой кислоты на рост растений. Выяснилось, что при слабых концентрациях вещество помогает подготовиться к неблагоприятным условиям. Результаты работы опубликованы в Plant Physiology.
Растения вырабатывают природный аналог аспирина самостоятельно, в качестве ответа на стресс (например, на заражение возбудителями болезней). Собственно, открывший салициловую кислоту итальянский химик Рафаэль Пириа сначала выделил ее из ивовой коры и лишь затем сумел синтезировать в лаборатории.
Салициловую кислоту активно используют в агротехнологии, например, в качестве регулятора роста для пшеницы. Для этого практикуется предпосевное замачивание семян или опрыскивание всходов. Независимо от способа обработки, она способствует увеличению высоты стебля, длины колоса, а также количества и массы семян с колоса (два последних параметра определяют продуктивность растений).
При этом, будь то внешняя обработка или ответ на стресс самого растения, обычно речь идет о высокой концентрации кислоты и о надземной части растения. Выяснить, что произойдет в случае заметного снижения концентрации и как салициловая кислота действует на корень растения, и было целью совместного исследовательского проекта. Экспериментальная часть работ проводилась силами сотрудников Университета Фрайбурга (Германия), а обработку и анализ полученной информации, в том числе компьютерный анализ изображений и математическое моделирование, осуществляли ученые ФИЦ «Институт цитологии и генетики» и Новосибирского государственного университета.
«Оказалось, что у салициловой кислоты в корне двоякая функция: при высоких концентрациях этот фитогормон выступает как стрессовый сигнал, который останавливает развитие, а при низких, напротив — регулирует морфогенез», — рассказала заведующая сектором системной биологии морфогенеза растений ФИЦ ИЦиГ СО РАН, старший научный сотрудник лабораторией компьютерной транскриптомики и эволюционной биоинформатики НГУ кандидат биологических наук Виктория Владимировна Миронова.
В частности, исследователи установили, что снижение концентрации кислоты в десять раз при обработке растения значительно стимулирует рост придаточных корней, одновременно останавливая рост основного стержня. Одновременно с этим увеличивается количество стволовых клеток в концах корней, утолщается их наружный слой (эндодермис). Такие изменения, считают ученые, являются, своего рода, подготовительными мерами «на черный день»: растение воспринимает обработку кислотой в слабой концентрации как предупреждение о надвигающейся угрозе и начинает готовиться ее пережить.
«В естественных условиях подобное поведение наблюдается иногда у взрослых растений, но никто не замечал этого на проростках», — отметила Виктория Миронова.
В этом кроется потенциальное прикладное значение полученных результатов. Обработка всходов слабым раствором салициловой кислоты может стать для них своего рода «закаливанием», помогающей в дальнейшем справляться с болезнями и одновременно стимулируя их рост. Это не только послужит дополнительной защитой для будущего урожая, но и снизит затраты, поскольку для той же площади посевов потребуется в 5—10 раз меньше салициловой кислоты.
Одним из возможных направлений для дальнейшего развития этого проекта его участники видят изучение того, как происходит изменение типа корневой системы (от стержневой к мочковатой) в результате обработки кислотой. Очевидно, что этот адаптационный ответ на внешнюю угрозу и понимание механизма его работы будет полезным для селекции ряда сельскохозяйственных культур.
Пресс-служба ФИЦ ИЦиГ СО РАН
