Подобно тому, как мы принимаем аспирин для снятия симптомов головной боли, у растений тоже существует собственное лекарство, выручающее во время стресса. Органическое соединение известное как салициловая кислота, естественным образом вырабатывается в тот момент, когда растения противостоят засухе или жаре. Новое исследование показывает, как можно использовать этот процесс для защиты сельскохозяйственных культур в условиях глобального повышения температуры.
Салициловая кислота вырабатывается в растениях естественным путем и по сути является аналогом аспирина, однако ее использовали для снятия боли задолго до того, как этот синтетический препарат появился на аптечных прилавках. Древние египтяне использовали листья и кору ивы для лечения болей в суставах, а греческий врач Гиппократ упоминал о способности этого соединения снимать высокую температуру и устранять сильную головную боль.
Авторы нового проекта попытались лучше понять, как образуется салициловая кислота в растениях и какие условия для этого необходимы. Они обратились к реактивным видам кислорода (ROS или АФК) - химическим веществам, которые вырабатываются всеми живыми организмами в ответ на стрессовые воздействия окружающей среды. В качестве примера можно привести человеческую кожу, которая вырабатывает высокие концентрации АФК в ответ на воздействие агрессивного солнечного света, что приводит к появлению веснушек и солнечных ожогов. Но в более низких, безопасных концентрациях АФК играют действительно важную роль.
Ученые Вильгельмина ван де Вен, Катаюн Дехеш и Цзинь-Чжэн Ванг изучили процессы синтеза салициловой кислоты в растениях. UCR
"На нелетальном уровне АФК является своего рода сигналом к действию, стимулируя производство защитных гормонов, подобных салициловой кислоте", - объясняет автор исследования Цзинь-Чжэн Ванг из Университета Калифорнии в Риверсайде. "АФК - это обоюдоострый меч".
В ходе экспериментов на модельном растении арабидопсис ученые обнаружили, что сильная жара, непрерывный солнечный свет и засуха заставляют клетки растений вырабатывать сигнальную молекулу MEcPP. Когда эта молекула накапливается, она запускает производство салициловой кислоты, которая в дальнейшем играет важную роль в защите хлоропластов - органелл, в которых происходят процессы фотосинтеза.
"Это все равно, что растения употребляют обезболивающее при приступах боли, точно так же, как и мы", - считает автор проекта Вильгельмина ван де Вен.
Эксперименты на растениях показали, как они изменяют цвет в ответ на световой стресс. UCR
Авторы надеются, что полученные знания о механизмах синтеза салициловой кислоты помогут растениям выжить в условиях изменения климата. Это может привести к созданию более выносливых сельскохозяйственных культур, способных выдерживать более высокие температуры, но польза от этих знаний может повлиять и на другие аспекты окружающего нас мира.
"Поскольку салициловая кислота помогает растениям противостоять стрессам, которые становятся все более распространенными при изменении климата, способность растений ее вырабатывать - это важный шаг вперед в борьбе с последствиями изменения климата в нашей повседневной жизни", - отметил Катаюн Дехеш, старший научный сотрудник. "Это воздействие не ограничивается нашей пищей. Растения очищают окружающую среду, поглощая углекислый газ, укрывают нас в тени и служат средой обитания для многочисленных животных. Выгода от повышения их жизнеспособности экспоненциальна".
Результаты данного эксперимента были представлены в научном альманахе Science Advances.
Источники: University of California, Riverside, journal Science Advances, Википедиа
(https://scienceforum.ru/2020/article/2018019676)
(https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.abo0724)
(https://ru.wikipedia.org/wiki/Активные_формы_кислорода)
(https://news.ucr.edu/articles/2022/07/12/how-stressed-out-plants-produce-their-own-aspirin)
