Ученые работают над восковыми сельхозкультурами с медленным высвобождением репеллентов
Если найти способ управления кутикулярным воском, то новые сельхозкультуры смогут усилить свою естественную защиту как от климатических проблем, так и от насекомых вредителей.
Группа исследователей из Университета штата Техас в Скарборо изучает возможности воскового барьера растений в стрессоустойчивости, а также в отправке химических сигналов другим растениям и насекомым.
Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Science, может в конечном итоге стать отправной точкой для создания более сильных растений, способных справляться со сложными условиями окружающей среды.
Кутикулярный воск — тонкий слой на поверхности растений, который выполняет множество функций, включая экономию влаги.
«Эти воски действуют как физическая защита, в противном случае растения бы быстро высохли. Именно по этой причине вы видите капли воды, скапливающиеся на поверхности листьев. Растения развили эту особенность с течением времени, когда они перешли от роста в воде к росту на суше», — рассказывает Элиана Гонсалес-Виджил, доцент кафедры биологии, возглавлявшая исследование.
Воски играют роль в защите растений от ультрафиолетового излучения, грибов, бактерий, высоких и низких температур, а также насекомых. Ранее считалось, что эти воски представляют собой стабильные, нереактивные барьеры, но теперь исследователи обнаружили, что некоторые воски разрушаются под воздействием воздуха и света, высвобождая при этом другие соединения.
Используя метод анализа восков у тополя, ученые выяснили, что ненасыщенные воски, известные как алкены, разлагаются с образованием хорошо известного сигнального соединения альдегида и феромона насекомых, известного как нонаналь.
«Это сложный раздел биохимии, но вкратце ключевой вывод в том, что интересные более мелкие соединения могут выделяться из восков, содержащихся в растениях. Однажды этот процесс можно будет использовать для создания у растений желаемых качеств, которые смогут повысить их устойчивость к засухе или насекомым», — поясняет исследователь.
Альдегиды необходимы как растениям, так и животным, включая человека. У животных они действуют как сигнальные молекулы, влияя на различные аспекты роста, развития и размножения. Они также являются причиной того, что одни люди (и животные) привлекают комаров больше, чем другие.
В растениях альдегиды присутствуют в феромонах, которые привлекают насекомых, а также отвечают за общение между растениями. Например, если растение испытывает стресс из-за засухи, оно высвобождает соединение и сообщает соседним растениям, чтобы они подготовились к неприятностям.
Джефф Чен, недавно получивший степень магистра клеточной и системной биологии в Университете штата Техас в Скарборо, изучая расщепление воска с образованием альдегидов у тополя, зафиксировал, что с момента появления листа до отмирания, по мере взросления, количество восков уменьшается – оно не постоянная величина.
Алкены, которые являются предшественниками создания альдегидов, представляют собой специальный воск, который присутствует только в определенныъ растениях. Тот факт, что эти воски могут играть роль в передаче сигналов, открывает множество возможностей для выращивания растений, в том числе пищевых культур, говорит Гонсалес-Виджил. Например, волоски початка кукурузы, известные как кукурузные рыльца, накапливают большое количество алкенов, которые распадаются на альдегиды. У пшеницы также есть восковой компонент, распадающийся на более мелкие соединения.
«Мы видим в управлении куликулярным воском много перспектив. Этот процесс можно использовать для получения феромонов, которые медленно выделяются из воска и привлекают или отпугивают насекомых», заключают авторы.
