Группа ученых из Пакистана, Саудовской Аравии и Тайваня провели эксперимент по защите растений кукурузы от засухи в лабораторных условиях, применив обработку α-токоферолом по листу

«Среди различных экологических бедствий нехватка воды является основным препятствием для сельхозпроизводства. На глобальном уровне около 45% всей земли подвержено засухе, - пишут ученые в своей работе. - С другой стороны, по оценкам, прирост населения мира составит около 2,5 миллиардов в следующие 25 лет, что окажет огромное влияние на производство продуктов питания.

За последние два десятилетия Пакистан столкнулся с проблемой продуктивности АПК, чтобы удовлетворить спрос на продукты питания шестого по величине населения в мире. С экономикой, основанной на сельском хозяйстве, Пакистан преимущественно относится к категории засушливых стран. Так, лишь 34,15 млн га земель используются в сельском хозяйстве, а необрабатываемые земли занимают 23,60 млн га.

На фоне быстрого изменения климата в сторону глобального потепления растут риски снижения влажности в сочетании с чрезмерным испарением.  Нехватка воды пагубно влияет на продовольственные культуры, что становится вызовом для ученых, занятых в сельском хозяйстве.

Как известно, дефицит влаги запускает различные метаболические процессы для выживания растений в условиях водного стресса, что приводит к снижению роста и конечного урожая зерна из-за нарушения фотосинтеза, усвоения питательных веществ и так далее.

Стадия прорастания имеет первостепенное значение для потенциального вклада в лучший урожай семян. Равномерность всходов приводит к лучшему урожаю, а кроме того, было обнаружено, что на ранних стадиях всходов культуры с лучшим антиоксидантным потенциалом более устойчивы к засухе, чем растения с меньшей антиоксидантной активностью.

Это происходит потому, что нарушение различных физиологических механизмов приводит к еще одному вторичному стрессу (окислительный стресс) из-за чрезмерного производства активных форм кислорода, повреждающих липиды мембран.

Помимо уровней антиоксидантного фермента, противодействующего повреждению от активных форм кислорода, растения также обладают неферментативными механизмами антиоксидантной защиты, такими как выработка аскорбиновой кислоты, фенольной кислоты, каротиноидов, токоферолы и др.

Феномен антиоксидантной защиты зависит от вида, сорта и стадии роста культур. Тем не менее, большинство самых урожайных генотипов не устойчивы к засухе и не обладают такими антистрессовыми механизмами.

Экзогенное применение - опрыскивание листьев различными вторичными метаболитами, которых не хватает у растения, считается эффективным средством для индукции стрессоустойчивости.

Хорошо известно, что некорневое применение таких соединений может переноситься в различные части растения.

Наряду с регулированием метаболической активности растения также контролируют собственный метаболизм. Среди различных вторичных метаболических соединений токоферолы способны уменьшать перекрестное окисление липидов.

Токоферолы принадлежат к семейству из восьми членов, включая α, β, γ и δ.

Токоферолы вместе с их соответствующими предшественниками (токотриенолами) обладают высокими антиоксидантными свойствами и защищают растения от стресса посредством различных метаболических процессов.

Среди них α-ТОС, известный как витамин Е, отличается самым высоким антиоксидантным потенциалом по сравнению с другими.

Экзогенное применение α-Toc оказалось полезным для индукции стрессоустойчивости. Например, на пшенице и льне экзогенное применение α-Toc улучшило устойчивость к солевому стрессу. Однако, большинство из исследований касаются индукции солеустойчивости и применения α-Toc на взрослой стадии растения, и отсутствуют знания о экзогенном использовании на других стадиях роста.

Поэтому определение надлежащей стадии растения для лучшей защиты от засухи путем экзогенного применения этого соединения имеет первостепенное значение

Был проведен горшечный эксперимент для оценки индукции засухоустойчивости кукурузы за счет внесения α-токоферола на листву на ранней стадии роста.

Эксперимент включал два сорта кукурузы (Agaiti-2002 и EV-1098), два уровня водного стресса (70% и 100%) и два уровня альфа-токоферола (0 ммоль и 50 ммоль) в виде опрыскивания по листу.

Эксперимент был организован по полностью рандомизированной схеме с тремя повторениями каждого лечения. Альфа-токоферол применялся на лиственной основе на ранней вегетативной стадии.

Водный стресс уменьшал рост всходов с увеличением перекисного окисления липидов у обоих сортов кукурузы, усвоение питательных веществ снижалось.

Альфа-токоферол, применяемый на листьях, помог восстановить рост обоих сортов кукурузы, что связано с улучшением фотосинтетического пигмента, водного баланса, антиоксидантного механизма и лучшего усвоения питательных веществ корнями и побегами, отмечено снижение перекисного окисления липидов и повышение уровня токоферола в корнях после листовой подкормки.

Следует отметить, что полученные данные свидетельствуют о положительной роли α-токоферола, применяемого на листьях, в защите кукурузы от засухи на ранней стадии роста».

Исследование опубликовано на портале Agronomy.

(Источник: www.mdpi.com).