Изменение климата делает сельское хозяйство уязвимее: жара и засуха ослабляют растения, а возбудители болезней в таких условиях лишь наращивают активность. Химические средства защиты урожая дорожают и теряют эффективность. Биологи Томского госуниверситета совместно с коллегами из Китая предложили альтернативу — экологичный способ активации природного иммунитета растений, сообщает пресс-служба вуза.
В основе разработки лежат олигосахариды, полученные из полисахарида левана (сокращенно — LOS). Это короткие молекулы природного происхождения. Исходное вещество, леван, синтезируется некоторыми растениями и микроорганизмами, однако его длинные цепочки из более чем четырехсот тысяч мономеров почти не растворяются в воде. Такая особенность делала леван неудобным для аграриев. Китайским исследователям единственным в мире удалось создать технологию синтеза коротких фрагментов левана — тех самых LOS, состоящих всего из двух–десяти мономеров. Эти «малыши» хорошо растворяются и при этом полностью сохраняют полезные свойства исходного полимера.
«LOS действует как «тревожный сигнал» для растения. Клетки распознают молекулы через специальные рецепторы и запускают защитные реакции: быстрый выброс активных форм кислорода, приток ионов кальция и активацию сигнальных каскадов. Это приводит к усилению барьеров, например отложению лигнина, и повышению активности защитных ферментов. LOS можно применять для внекорневых опрыскиваний, замачивания семян или погружения корней, то есть интегрировать в привычную агротехнику без серьезных изменений», — пояснила доцент кафедры физиологии растений, биотехнологий и биоинформатики Биологического института ТГУ Марина Ефимова.
Эффективность нового метода проверили на экономически значимых культурах — пяти сортах дыни и пяти сортах арбуза. В ходе экспериментов проростки сначала опрыскивали раствором LOS, а через трое суток инфицировали опасными патогенами: возбудителем серой гнили (Botrytis cinerea) и псевдогрибом Phytophthora capsici, который вызывает фитофтороз, корневую и плодовую гниль.
Результат испытаний оказался избирательным. Против фитофтороза LOS заметно повысил устойчивость и дыни, и арбуза. А вот при заражении серой гнилью значимого защитного эффекта у этих культур не проявилось. Зато обработка дала двойную пользу там, где сработала: помимо защиты, у растений повысилось содержание хлорофилла в листьях, а в плодах арбуза выросла доля растворимых сухих веществ, что говорит об улучшении качества.
По словам одного из авторов исследования, старшего научного сотрудника ТГУ Лилии Коломейчик, современные растения все чаще испытывают совокупность стрессов — от засухи и засоления до атак грибов и бактерий. Это приводит к значительным потерям урожая во всем мире. Разработка новых подходов к защите культур с помощью экологичных инструментов, таких как предварительная обработка леванами, является актуальной научной задачей.
Если дальнейшие испытания подтвердят эффективность и безопасность методики, LOS может стать частью стратегии устойчивого земледелия, помогая культурам выживать в меняющемся климате и снижая зависимость сельского хозяйства от химических препаратов.
