Изучение передачи сигналов кальция для создания сортов картофеля, устойчивых к множественным стрессам
Проект ЕС Horizon 2020 «Ускоренное развитие устойчивого к множественным стрессам картофеля» (ADAPT) добился значительных успехов в понимании и повышении устойчивости картофеля к различным абиотическим стрессам. При участии Europatat проект будет способствовать развитию стратегий селекции картофеля и предоставит ценную информацию по управлению стрессом растений как на клеточном, так и на полевом уровне.
Более пристальный взгляд на цели проекта ADAPT
Проект ADAPT направлен на повышение устойчивости картофеля к одиночным и комбинированным экологическим стрессам, таким как засуха, жара и наводнения. Эти стрессы могут существенно повлиять на урожайность и качество картофеля, что делает выведение более устойчивых сортов картофеля важнейшей целью. Центральное место в исследованиях проекта занимает изучение малых молекул, таких как ионы кальция (Ca2+) и активные формы кислорода (АФК), которые играют решающую роль в передаче ранних сигналов стресса внутри растений.
Малые молекулы, такие как Ca2+ и АФК, действуют как вторичные посредники в путях реакции растений на стресс. Они помогают растениям обнаруживать изменения окружающей среды и реагировать на них, вызывая корректировку экспрессии генов и других клеточных процессов. Получив более глубокое понимание этих ранних сигнальных событий, исследователи стремятся определить новые цели для селекции растений, которые можно использовать для создания новых линий картофеля с повышенной стрессоустойчивостью.
Инновации в исследованиях адаптации к стрессу
Одним из значительных нововведений проекта ADAPT является использование сенсорных линий на основе экворина для измерения переходных процессов Ca2+ в растениях картофеля. Эта технология, разработанная в сотрудничестве с Боннским университетом, FAU Erlangen и Даремским университетом, позволяет в режиме реального времени наблюдать колебания Ca2+ в ответ на различные абиотические и биотические стрессы.
Сенсоры на основе экворина сыграли важную роль в сравнении вызванных стрессом реакций Ca2+ у картофеля и арабидопсиса. Эти исследования показали, что реакции на стресс у этих двух видов растений различаются, что подчеркивает необходимость использования видоспецифичных подходов к управлению стрессом.
Кроме того, в рамках проекта была создана линия картофеля, оснащенная флуоресцентным индикатором Ca3+ GCaMP2. Эта передовая технология позволяет исследователям визуализировать динамику Ca2+ на клеточном уровне, обеспечивая с высоким разрешением понимание того, как стресс влияет на различные ткани и клетки растения картофеля. Первоначальные тесты с использованием GCaMP3 уже продемонстрировали способность отслеживать волны Ca2+ в тканях столонов картофеля и отслеживать изменения в ответ на внешние раздражители, такие как применение АТФ.
Будущие направления и последствия для селекции картофеля
Ожидается, что исследования проекта ADAPT позволят составить подробную временную шкалу и полную карту событий ранних реакций на стресс у сорта картофеля Дезире. Это не только расширит фундаментальные знания о биологии стресса растений, но и послужит основой для практического применения для повышения устойчивости картофеля.
Понимая механизмы ранней сигнализации стресса, проект ADAPT стремится создать новые сорта картофеля, которые смогут лучше противостоять экологическим проблемам. Кроме того, результаты исследования будут способствовать разработке улучшенных методов управления растениями, помогая фермерам принимать более обоснованные решения о том, когда применять такие методы лечения, как полив или удобрение.
Дина Коэн из Europatat подчеркивает влияние проекта: «Эта новая линейка датчиков станет частью текущих исследований ADAPT, призванных разработать детальное понимание реакций на стресс и направлять будущие усилия по селекции».
Вывод: многообещающее будущее стрессоустойчивости картофеля
Проект ADAPT представляет собой значительный шаг вперед в исследованиях стрессоустойчивости картофеля. Благодаря инновационным технологиям и совместным усилиям проект направлен на создание сортов картофеля с повышенной устойчивостью к стрессам окружающей среды. Результаты этого исследования будут иметь решающее значение как для научного сообщества, так и для сельскохозяйственной отрасли, предлагая новые инструменты и стратегии для управления стрессом растений и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
Для получения более подробной информации о проекте ADAPT и его результатах профессионалам отрасли рекомендуется следить за обновлениями от участвующих исследовательских учреждений и партнеров проекта.
