Ученые нашли способ борьбы с болезнями растений с помощью салициловой кислоты

Исследователи из Университета Джорджии нашли перспективный подход к решению давней проблемы, стоящей перед генетиками и селекционерами: сбалансировать устойчивость к болезням и рост растений.

Результаты нового исследования могут защитить растения от болезней в будущем, а также способствовать повышению урожайности и биомассы для обеспечения продовольствием людей и животных, производства биотоплива и пиломатериалов и другое.

Борьба с патогенами — одна из главных проблем в сельском хозяйстве, необходимы решения, обеспечивающие баланс между устойчивостью к болезням и ростом, особенно в условиях постоянно растущего давления болезней из-за изменения климата.

Салициловая кислота — хорошо известный гормон растений, который играет важную роль в повышении устойчивости к болезням и переносимости стрессовых факторов, таких как экстремальные температуры.

Однако повышенный уровень салициловой кислоты обычно подавляет рост растений, что затрудняет внедрение методов борьбы с болезнями на основе этого вещества в сельском хозяйстве.

Ранее ученые продемонстрировали влияние салициловой кислоты на стресс и устойчивость к болезням у тополя без ущерба для роста растений. В новом исследовании они применили эту же стратегию к модельному растению — кресс-салату, создав новую версию растения с добавленным геном и повышенным уровнем салициловой кислоты.

Исследователи заметили корреляцию: более низкая температура и более холодная (водопроводная) вода для растений обычно приводили к уменьшению роста растений. В данном эксперименте ученые смягчили воздействие температуры, изменив специфические гены, регулируемые холодом и участвующие в температурном ответе.

Эти гены помогают защитить растение от таких стрессовых факторов, как низкие температуры или засуха. В ходе исследования было показано, что холодорегулируемые гены негативно реагируют на салициловую кислоту, предназначенную для защиты растений от болезней. При отключении генов, реагирующих на салициловую кислоту, растения смогли поддерживать нормальный рост даже при повышенном уровне кислоты.

Новая технология может позволить агрономам защитить растения от вредителей, не нарушая при этом их рост, что положительно скажется на продуктивности сельскохозяйственных культур.

Давно известно, что стратегии на основе салициловой кислоты повышают устойчивость к вредителям и патогенам, но практическому применению мешало снижение урожайности.

Данное исследование предлагает метод, позволяющий отделить подавление роста от защитной реакции, что открывает возможность использовать в сельском хозяйстве как салициловую кислоту, так и холодорегулируемые гены без ущерба для урожая.

В последние годы производители сельскохозяйственных культур ищут способы снижения использования химических средств защиты растений. Альтернативой в этом случае становится использование феромонных ловушек и агентов биологической защиты в борьбе с вредителями. Научные разработки Всероссийского центра карантина растений Россельхознадзора (ФГБУ «ВНИИКР») в направлении синтеза феромонов обеспечивают надежную защиту сельскохозяйственных культур в Российской Федерации в отношении ряда карантинных и некарантинных вредителей.

Источник: María A Ortega et al, Altering cold-regulated gene expression decouples the salicylic acid–growth trade-off in Arabidopsis, The Plant Cell (2024). DOI: 10.1093/plcell/koae210