Праймирование, или пропитка, семян полипептидом свиной крови значительно повышает устойчивость проростков пшеницы к соли, выяснили исследователи.
Засоление почв – это глобальная экологическая проблема. В настоящее время площадь засоленных земель в мире составляет около 954 миллионов гектаров, что означает, что около 20% площади обрабатываемых земель в той или иной степени пострадало от засоления. Солевой стресс – одна из основных причин снижения урожайности сельскохозяйственных культур в мире, и пшеница не исключение.
Растения выработали различные механизмы для противодействия этим неблагоприятным воздействиям. Некоторые галофиты развили специальные структуры, такие как солевые железы, для адаптации к солевому стрессу.
Как правило, при воздействии солевого стресса растения переносят поглощенные ионы соли из цитоплазмы в вакуоль через трансмембранные белки для достижения ионной компартментализации. Кроме того, антиоксидантная система растений может быть активирована для очистки большого количества активных форм кислорода, тем самым выводя ее на новый уровень гомеостаза.
Антиоксидантные ферменты, такие как супероксиддисмутаза, каталаза, пероксидаза и аскорбатпероксидаза, играют важную роль в этом процессе.
Осмотическая регуляция, один из самых основных механизмов устойчивости растений к стрессу, также играет решающую роль в толерантности к солевому стрессу. На ранней стадии неорганические ионы, такие как K + и Cl −, играют ключевую роль. С увеличением продолжительности стресса постепенно начинают доминировать органические осмотические регуляторные вещества, в основном, классы спиртов, аминокислот и их производных, а также сахаров и их производных. Кроме того, в разной степени изменяются уровни эндогенных растительных гормонов, таких как абсцизовая и жасмоновая кислоты.
К настоящему времени все больше исследований показали, что экзогенные регуляторы роста растений могут улучшить устойчивость пшеницы к соли через вышеупомянутые пути. Например, экзогенное применение жасмоновой кислоты снизило накопление активных форм кислорода, повышая активность антиоксидантных ферментов и концентрацию антиоксидантных соединений; экзогенный мелатонин регулировал метаболизм полиаминов; экзогенная салициловая кислота увеличила содержание фотосинтетических пигментов и осмотических регуляторных веществ, а также активность корневых и антиоксидантных ферментов и так далее.
Однако для повышения производства пшеницы в солено-щелочной почве необходимо дальнейшее изучение новых высокоэффективных регуляторов роста растений.
Полипептиды идентифицированы как еще один новый тип регуляторов роста растений, открытый после ауксина, гиббереллина, этилена, цитокинина и абсцизовой кислоты. Они показывают чрезвычайно важную роль в регуляции роста, развития, воспроизводства растений и реакции на биологические/абиологические стрессы.
Свиная кровь, широко доступная, является высококачественным ресурсом для производства полипептидов. Предыдущие исследования показали, что полипептид свиной крови (porcine blood polypeptide (PBP)) помог в содействии прорастанию семян и росту рассады китайской капусты в условиях солевого стресса, был полезен рассаде батата для устойчивости от холода, протестирован на пшенице с хорошими результатами. Более того, установлено, что экзогенный гидролизат белка, полученный из свиной крови, эффективно повышает толерантность томатов к соли, регулируя биосинтез осмотических регуляторных веществ, ионный гомеостаз и реакции антиоксидантной системы.
В связи с вышесказанным, китайские исследователи (Агрономический факультет, Сельскохозяйственный университет Циндао / Научно-исследовательский центр инженерных разработок и использования солеустойчивых культур в Шаньдуне / Ключевая лаборатория биологии стресса растений и генетического улучшения провинции Шаньдун; Эффективные сельскохозяйственные технологии и промышленность Академии Дуньин на засоленных и щелочных землях в сотрудничестве с Сельскохозяйственным университетом Циндао) исследовали полипептид свиной крови в качестве биостимулятора для пшеницы на засоленной почве.
В настоящем исследовании использовали PBP и солеустойчивый сорт пшеницы соответственно.
Морфологический анализ показал, что проростки из семян, пропитанных PBP, продемонстрировали улучшенные показатели роста, значительно большее накопление биомассы и усиленное развитие корневой системы.
Физиологические оценки показали, что пропитанные проростки продемонстрировали более высокие значения веществ, регулирующих осмотический эффект, наряду с повышенным содержанием общего хлорофилла и повышенной активности антиоксидантных фермеров, что является результатом применения данного стимулятора. Более того, анализ методом ОТ-ПЦР показал, что экзогенный PBP может повышать устойчивость пшеницы к соли, координируя модуляцию множества молекулярных механизмов. В совокупности данное исследование расширяет потенциальные возможности применения PBP для устойчивого выращивания пшеницы на засоленной почве.
Источник: Plants 2025, doi.org/10.3390/plants14192968