Учёные Биологического института ТГУ разработали экологичный способ защиты стратегически важного для России продукта – картофеля – от неблагоприятных факторов: засухи, вирусов, хлоридного засоления и других. В качестве инструмента биологи используют «прививку» фитогормонами – брассиностероидами. В рамках нового проекта, поддержанного РФФИ в 2020 году, аспирантка БИ ТГУ Ольга Мурган выяснит, за счёт чего у растения формируется иммунитет и как долго картошка «помнит» прививку. Это поможет подобрать оптимальную дозировку действующего вещества и снизить время обработки.
– В настоящее время не существует экологически чистых и экономически эффективных методов реабилитации загрязненных территорий, способных снизить или нейтрализовать отрицательное действие техногенных факторов на почву и растения, – говорит аспирантка БИ ТГУ Ольга Мурган. – Разработка технологии, повышающей устойчивость растений, произрастающих на засолённых почвах, позволит не только повысить продуктивность сельскохозяйственных культур, но и вовлекать в аграрное производство площади, которые ранее не использовались.
В новом проекте используется ранее созданный научный задел: сотрудники кафедры физиологии растений и биотехнологии БИ ТГУ разработали и успешно опробовали экологичный подход для защиты растений. Рапс, картофель и ячмень обрабатывали фитогормонами – брассиностероидами в крайне низкой концентрации — 10-10М (одна десятимиллиардная доля моля). Такое воздействие помогло повысить устойчивость сельхозкультур к низким температурам, к недостатку и избытку влаги, болезням, воздействию пестицидов.
Цель нового проекта – заглянуть глубже и выяснить, какие механизмы включаются при выработке иммунитета картофеля, как именно формируется его «память» на химический сигнал и насколько она долгосрочна.
– В ходе исследований Ольга будет работать с двумя видами фитогормонов – лактоном (24-эпибрассинолид) и кетоном (24-эпикастастерон), содержащими брассиностероиды, – объясняет научный руководитель аспирантки, доцент кафедры физиологии растений и биотехнологии БИ
ТГУ Марина Ефимова. – Для обработанных всходов картофеля (среднеспелого сорта Луговской) будут созданы жёсткие условия. Растения получат «нагрузку» в виде хлоридного загрязнения, которое в несколько раз больше, чем в окружающей среде. Учёный будет анализировать суточную динамику, отслеживать изменения, происходящие на молекулярно-генетическом уровне. Благодаря этому мы сможем понять механизм формирования «памяти» растения и то, как долго образцы, защищённые прививкой, могут противостоять стрессу. Новые данные позволят подобрать оптимальные схемы обработки растений, сократить их продолжительность и многократность.
Добавим, что на сегодняшний день известно около 70 брассиностероидов. Поскольку в растениях фитогормоны содержатся в очень низких концентрациях, большие объёмы брассиностероидов для практики получают синтетическим путем.
Одним из признанных «синтетиков» брассиностероидов является приглашенный сотрудник кафедры физиологии растений и биотехнологий БИ ТГУ, заведующий лабораторией химии стероидов Института биоорганической химии НАН Беларуси, академик Владимир Хрипач. Благодаря этому сотрудничеству ученые ТГУ имеют возможность первыми в мире работать с новыми соединениями, перспективными для создания экологически безопасных агропрепаратов, не имеющих аналогов в мировой науке и практике.
– Проект молодого учёного БИ ТГУ имеет не только фундаментальную, но и практическую значимость, – добавляет Марина Ефимова. – Данные, полученные на модели хлоридного засоления, универсальны, их можно использовать и для борьбы с другими видами загрязнений, тем самым значительно увеличивая аграрный потенциал России.
В январе 2020 года президент РФ Владимир Путин утвердил новую Доктрину продовольственной безопасности России. Согласно документу, уровень самообеспечения (отношение объема отечественного производства продукции к объему внутреннего потребления) по картофелю должен составлять не менее 95%. Кроме того, в Доктрине учтены потенциальные угрозы, в том числе риски снижения плодородия сельхозземель из-за их нерационального использования, ветеринарные и фитосанитарные риски.