Как выяснили китайские ученые, поразительный эффект на повышение выхода псевдостеблей маньчжурского дикого риса – цицании широколистной - производит фунгицид фенаминосульф, что дает возможность значительно нарастить урожай.
Цицания широколистная (Zizania latifolia (Griseb.), также известная как маньчжурский дикий рис, является важным водным растением, которое выращивается на мелководье более 2000 лет в Китае и широко потребляется в Восточной и Юго-Восточной Азии.
В отличие от типичных зерновых культур, цицания претерпевает уникальную морфологическую трансформацию при паразитировании головневым грибом Ustilago esculenta.
Вместо того чтобы производить цветы и семена, растение развивает увеличенный съедобный псевдостебель с целебными свойствами, что делает его ценной овощной культурой, называемой в Китае «цзяобай». Цицания используется в традиционной китайской медицине для лечения диабета и желудочно-кишечных заболеваний, а также для повышения иммунитета.
Взаимодействие между U. esculenta и Z. latifolia имеет решающее значение для коммерческого производства, поскольку именно колонизация грибом вызывает значительные изменения в росте и развитии растений, что приводит к образованию галлов.
Считается, что фунгициды влияют на несколько ключевых биологических процессов, включая метаболизм гормонов растений, биосинтез фенилпропаноидов и сигнализацию защиты растений.
В частности, фенилпропаноидный путь играет решающую роль в иммунных реакциях растений, производя соединения, которые регулируют устойчивость к патогенам. Исследования показали, что внешняя химическая обработка может либо усиливать, либо подавлять механизмы защиты растений, тем самым влияя на колонизацию грибов и образование галлов.
В исследовании китайских специалистов по цицании из Лишуйского института сельского хозяйства и лесоводства, Университета Лишуй и Станции по производству удобрений, защиты растений и источников энергии Суйчан изучались нецелевые эффекты фунгицида фенаминосульфа (FM) на рост, физиологию и основные молекулярные пути цицании.
На сорте Мэйренцзяо «Meirenjiao» продемонстрировано, что фунгицид оказывает поразительные зависящие от концентрации эффекты, раскрывая его потенциал как модулятора развития растений и симбиоза.
Физиологические измерения показали, что умеренная концентрация фенаминосульфа (1,25 г/л) способствовала ключевым параметрам вегетативного роста, включая высоту растений и длину листьев, при сохранении содержания хлорофилла, что предполагает потенциальный биостимулирующий эффект.
Напротив, более высокие концентрации (2,5 г/л и 5 г/л) подавляли вегетативный рост, но значительно усиливали образование галлов, особенно при 2,5 г/л. Это указывает на то, что фенаминосульф может перенаправлять ресурсы растений или изменять восприимчивость в пользу взаимодействия грибов при определенных условиях.
Транскриптомный анализ предоставил механистические идеи, выявив обширное перепрограммирование экспрессии генов, особенно при высокой обработке FM (5 г/л).
Ключевые пути, связанные с взаимодействием растений и патогенов, биосинтезом фенилпропаноидов и передачей гормональных сигналов, были значительно модулированы. В частности, обработка FM подавляла ключевые гены, связанные с иммунитетом, включая Xa21 и PBL19, потенциально снижая устойчивость растений и способствуя образованию галлов.
Анализ гормональной сигнализации выявил ингибирование метаболизма ауксина, цитокинина, брассиностероида и жасмоновой кислоты, что указывает на всестороннюю молекулярную перекалибровку процессов развития растений.
Исследование дает новые сведения о молекулярных механизмах, посредством которых FM влияет на рост и образование галлов у цицании. Зависящие от концентрации эффекты фенаминосульфа предполагают его потенциал в качестве стратегического инструмента для оптимизации стратегий выращивания ценной культуры.
По статье группы авторов (Чаохун Дин, Жуйфан Ма, Лицю Ван, Синьян Лан, Лимин Чен, Цзиньсин Чжу, Лайлян Ван), опубликованной в журнале Plants 2025 на портале www.mdpi.com.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.