Уральские биологи оценили устойчивость растений к загрязнению почв медью

Результаты этой работы помогут селекционерам выводить устойчивые сельскохозяйственные культуры, что очень важно для Урала, где немало почв загрязнено в результате деятельности горно-обогатительных и медеплавильных производств.

Если кратко, то биологи пришли к выводу, что растения часто испытывают стресс, вызываемый ионами меди. В ходе эксперимента ученые создали контролируемые стрессовые условия и проследили ответ табака на длительное воздействие этого металла. И оказалось, что в каких-то случаях зеленые подопытные включают определенные механизмы и выживают, в других же не адаптируются и погибают. Причем отдельные органы растения - листья, корень, стебель - по-разному реагируют на стресс.

- Эксперимент подтвердил гипотезу о том, что акклимация (экспериментальная адаптация. - Прим. ред.) корня и стебля к стрессу отличается от реакции листьев. Мы изучали влияние двух доз ионов меди - 100 и 300 мкм - на табак на протяжении 40 дней. Так, после обработки количество меди в корне увеличилось в 23 и 26 раз соответственно, а в стебле и листьях - незначительно. При дозировке в 100 мкм в стебле и листьях количество меди увеличилось в 2 и 2,8 раза соответственно, а при дозировке в 300 мкм - в 3 и 3,5. При меньшей дозировке растение успешно приспособилось и даже слегка увеличило общую массу: высоту на 16 процентов, площадь листьев - на 13. При большей дозировке у табака начал развиваться окислительный стресс, появились негативные явления, к которым растение не смогло приспособиться полностью, - рассказала автор работы доцент кафедры экспериментальной биологии и биотехнологий УрФУ Анастасия Тугбаева.

Ученые также выяснили, что при длительном стрессе у табака усиливается синтез фенилпропаноидных соединений - "кирпичиков" для построения лигнина (то самое вещество, благодаря которому происходит одревеснение корня и стебля). Корень аккумулирует в себе медь, из-за чего растет сильнее и становится толще и прочнее. По сути, корень становится барьером, который ограничивает транспортировку меди в стебель и листья.

Результаты исследования биологов можно будет использовать в сфере защиты растений и в селекции, ведь они подтвердили эффективность биохимических маркеров для выявления растений, устойчивых к стрессу. Механизм упрочнения (одревеснения) побегов возникает в ответ на абиотический стресс. Знания о дополнительных механизмах и защитных реакциях растений при длительном стрессе помогут селекционерам выращивать устойчивые к ионам меди картофель, томаты, баклажаны. Это актуально не только для России, но и для Бразилии, Чили, Китая, Австралии, где развита горнодобывающая промышленность и распространена загрязненность почв медью. Кроме того, к подобному загрязнению приводит сельскохозяйственная деятельность - использование фунгицидов на основе этого элемента. Такая проблема актуальна, к примеру, для сельскохозяйственных почв Франции и Италии.