Технология обеспечения устойчивости важнейших сельскохозяйственных культур к дефициту воды совместно разрабатывается учеными России и Беларуси, сообщает пресс-служба Томского государственного университета (ТГУ) 17 ноября.
Рост населения в мире и глобальное изменение климата остро ставит вопрос о продовольственной безопасности человека. Данные Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) указывают на тенденцию к опустыниванию и засухе во многих частях мира.
Доцент кафедры физиологии растений, биотехнологии и биоинформатики Биологического института ТГУ Марина Ефимова сказала:
«Проблема, которую мы решаем с коллегами из Института биоорганической химии НАН Беларуси и Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, является фундаментальной и прикладной одновременно.
Ученые намерены использовать природные соединения — стероидные фитогормоны и их производные — как средства повышения засухоустойчивости растений и устойчивости почв к засолению.
«Но чтобы использовать этот инструмент целенаправленно, необходимо расшифровать заложенные природой принципы функционирования, а затем скопировать их в виде нанобиотехнологий», — пояснила Марина Ефимова.
Ученых заинтересовали брассиностероиды – фитогормоны, отвечающие за нормальное функционирование иммунной системы растений, особенно в неблагоприятных условиях, таких как холода, избыток и недостаток влаги, болезни, воздействие пестицидов и другие стрессы.
В то же время для повышения продуктивности и устойчивости растений необходимо использовать микро- и наномолярные концентрации брассиностероидов.
«Содержание брассиностероидов в растениях крайне низкое, что делает практически невозможным их выделение, поэтому эти вещества приходится получать химическим путем из доступного растительного сырья», — рассказала Марина Ефимова.
Ученые Института биоорганической химии НАН Беларуси являются мировыми лидерами в области синтеза брассиностероидов. Поэтому в совместном проекте они будут синтезировать производные этого типа фитогормонов с дополнительной функциональной группой, обеспечивающей связывание с белками.
К таким группировкам исследователи будут добавлять необходимые молекулы, которые придадут растениям новые свойства. Влияние таких фитогормонов на слабоустойчивые к засухе и засолению ячмень, рапс, картофель, арабидопсис будут изучать биологи ТГУ.
Совместная работа ученых в итоге приведет к созданию методов управления жизнеспособностью и продуктивностью растений с помощью биорегуляторов. Предполагается использование брассиностероидов при предпосевной обработке семян и корневой обработке растений.
В настоящее время в ТГУ ведется активная работа по разработке новых подходов к управлению свойствами популярных сельскохозяйственных культур с использованием современных технологий геномного редактирования.
Исследования, направленные на выращивание высокопродуктивных и экологически чистых культур, проводятся в рамках стратегического проекта «Инженерная биология». Их результаты будут способствовать обеспечению продовольственной безопасности России.