В недавнем исследовании, опубликованном на обложке журнала Plant Physiology, команда Института молекулярной и клеточной биологии растений (IBMCP) Высшего совета научных исследований (CSIC) Политехнического университета Валенсии (UPV) выявила новое летучее соединение - альфа-терпинеол, которое эффективно защищает растения от Pseudomonas syringae. Эта патогенная бактерия наносит серьезный ущерб различным культурам, вызывая бурое слизетечение, пятнистость листьев, повреждение плодов и увядание.
Открытие «ароматов устойчивости» томата может улучшить методы защиты культур, обеспечивая естественную и высокоэффективную защиту растений.
Джулия Перес-Перес, аспирантка UPV и соавтор исследования, объясняет, что, как и в случае человеческого взаимодействия, растения имеют свой собственный способ общения и защиты. «Они выделяют летучие соединения, чтобы предупредить своих соседей об опасности, и используют свое обоняние, чтобы воспринять сообщение. Представьте себе поле томатов, где бактерии проникают в листья растения через устьица. По мере распространения растение защищает себя от атаки, выделяя летучие вещества, такие как терпен. Другие части самого растения и соседние растения «чувствуют» это химическое сообщение и быстро закрывают свои устьица, предотвращая проникновение патогена и тем самым защищая урожай».
Исследователи выполнили метаболомный анализ с использованием ГХ-МС для идентификации ЛОС, дифференциально выделяемых растениями томата, имеющими устойчивость к Pseudomonas syringae, фитопатогенным бактериям, которые также являются модельными.
Анализ этих растений, демонстрирующих так называемый эффектор-триггерный иммунитет, показал, что аромат, характерный для устойчивости, включает эфиры ( Z )-3-гексенола, включая ( Z )-3-гексенилбутаноат (HB), а также некоторые HMTP, такие как α-терпинеол, 4-терпинеол и линалоол. Защитная роль HB уже была продемонстрирована, поскольку он вызывает закрытие устьиц и индуцирует защитную реакцию, тем самым предотвращая проникновение бактерий, соединение запатентовано командой IBMCP с компанией Meristem. Теперь, с открытием терпинеола, также запатентованного, у них есть новый метод усиления устойчивости культур.
«Оба соединения являются частью того, что мы называем ароматом устойчивости, который символизирует запах выживания для растений томатов», — добавляет Перес-Перес.
По словам команды IBMCP, применение терпинеола и HB было бы очень простым и универсальным: их можно распылять непосредственно на растения или применять с помощью диффузоров. Фактически, в рамках проекта, проводимого совместно с компанией Meristem, ученые изучают возможную синергию между этими и другими летучими соединениями для эффективной и очень дешевой активации защитной реакции растений.
«Использование этих соединений предлагает сельскохозяйственному сектору новую экономичную, быструю и высокоэффективную альтернативу для повышения урожайности такой важной культуры, как томат», - добавляет Пурификасьон Лисон, исследователь IBMCP и преподаватель кафедры биотехнологии Школы сельскохозяйственной инженерии и окружающей среды (ETSIAMN) и соавтор исследования.
Кроме того, применение этих соединений в сельскохозяйственных обработках также сократит использование химических соединений. «Это не только полезно для окружающей среды, но и способствует более устойчивому сельскому хозяйству», - добавляет Мария Пилар Лопес Греса, исследователь IBMCP и старший преподаватель ETSIAMN.
По мнению исследователей, эта естественная стратегия может служить барьером от бактерий и других инфекций и даже защищать растения от последствий засухи.
«Это открытие IBMCP представляет собой значительный прорыв в области защиты растений, предлагая естественное, эффективное и экологически безопасное решение современных сельскохозяйственных проблем», заключают исследователи IBMCP.
Источник и фото: Technical University of Valencia.
