Научный взгляд: как кремний обеспечивает устойчивость растений

Кремний накапливается в листьях и воздушных органах растений в виде аморфного кремнезема (SiO₂), который обеспечивает защиту от фитопатогенов и сложных климатических условий, таких как засуха. Понимание механизмов, посредством которых растения управляют процессами поглощения и накопления кремния, может повысить устойчивость и продуктивность сельскохозяйственных культур, особенно в условиях изменения климата.

Группа ученых Института растениеводства и ресурсов Университета Окаямы обнаружила ключевой сигнальный белок, Shoot-Silicon-Signal (SSS), который регулирует поглощение, распределение и накопление кремния в рисе Oryza sativa, здоровый рост и продуктивность которого в значительной степени зависят от кремния.

Shoot-Silicon-Signal — гомолог флоригена, гормона, регулирующего цветение растений. В то время как флориген играет роль в развитии растений, SSS играет важнейшую роль в регулировании кремния.

Исследователи обнаружили, когда кремний становится доступным, уровень белка SSS в растении падает, сигнализируя о необходимости скорректировать потребление соответствующим образом кремния.

У растений риса с поврежденным геном сигнального белка SSS поглощение корнями кремния было значительно снижено, что привело к падению урожая зерна.

Полученные результаты имеют большое значение для сельского хозяйства. Используя сигнальный белок в качестве маркера, ученые смогут оценить потребности растений в кремнии и оптимизировать внесение удобрений. Это может привести к созданию более устойчивых культур, которые будут лучше справляться с экологическими стрессами, что в конечном итоге повысит производительность и устойчивость сельского хозяйства.

В научных подразделениях Всероссийского центра карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора) проводят изучение карантинных и особо опасных инфекционных болезней риса, разрабатывают методы их диагностики. В дальнейшем методические рекомендации по выявлению и идентификации возбудителей болезней риса используют при карантинных фитосанитарных исследованиях аккредитованные лаборатории Россельхознадзора.

Источник: Naoki Yamaji et al, Shoot-Silicon-Signal protein to regulate root silicon uptake in rice, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-55322-7