Растения обладают способностью воспринимать засуху. Когда они это делают, они выделяют гормон, который помогает им удерживать воду.
Тот же гормон, ABA, посылает семенам сигнал о том, что сейчас неподходящее время для прорастания, что приводит к снижению урожайности и сокращению количества пищи в жарких местах – список становится все длиннее из-за изменения климата.
«Если вы блокируете АБК, вы нарушаете химический путь, который растения используют для предотвращения прорастания семян», – сказал Адитья Вайдья, ученый проекта UCR и автор исследования. "Наш новый химикат, антабактин, делает именно это.
Если мы применим его, мы показали, что спящие семена прорастут."
Демонстрация эффективности антабактина описана в новой статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Эта работа основана на создании той же командой химического вещества, которое имитирует действие гормона ABA, вырабатываемого растениями в ответ на стресс от засухи. Это химическое вещество, опабактин, замедляет рост растения, поэтому оно сохраняет воду и не увядает.
Он работает, побуждая растения закрывать крошечные поры в листьях и стеблях, что предотвращает утечку воды.
Затем команда хотела найти молекулу, которая имела бы противоположный эффект, открывая поры, способствуя прорастанию и увеличивая рост растений. Хотя покой семян в значительной степени был устранен путем селекции, он все еще является проблемой для некоторых культур, таких как салат.
Шон Катлер, профессор биологии клеток растений UCR и соавтор исследования, сказал, что ускорение и замедление роста растений являются важными инструментами для фермеров. «Наше исследование направлено на управление обеими этими потребностями», – сказал он.
Чтобы найти противоположность Опабактина, Вайдья быстро сделал 4000 его производных. «Он нашел иголку в химическом стоге сена, – сказал Катлер. – Созданное им соединение блокирует рецепторы к АБК и обладает необычайно сильным действием."
В своей статье члены команды показали, что нанесение антабактина на семена ячменя и томатов ускоряет прорастание. Возможно, и антабактин, и опабактин могут работать вместе, чтобы помочь урожаю процветать в мире, который становится все суше и жарче.
Как только антабактин помог семенам прорасти в здоровые растения, фермер может начать экономить воду в начале вегетационного периода, распыляя опабактин.
Таким образом, будет накоплено достаточно воды, чтобы растения начали цвести.
«Так же, как женщине требуется более высокий уровень питания во время беременности, растениям требуется больше воды и питания, когда они цветут и собираются принести плоды», – сказал Вайдья. «Это верно для большинства культур, особенно для экономически значимых культур, таких как кукуруза и пшеница."
Исследовательская группа продолжает изучать вариации покоя семян, вызванные АБК, у множества других видов растений. Они также хотят изучить использование антабактина в качестве химического инструмента для увеличения роста растений в теплицах, где вода не ограничена.
«Мы надеемся выявить ключевых молекулярных игроков, которые управляют периодом покоя семян, в конечном итоге уменьшая влияние потери урожая из-за неудачно спланированных посевов или плохого прорастания семян», – сказал Вайдья.