Дослідники використовують синхротронне світло, щоб буквально відшарувати клітинні стінки цибулі, щоб допомогти рослинам краще протистояти стресам, викликаним зміною клімату та хворобами.
«Ми знаємо, що в преріях була велика посуха, і засоби до існування людей під загрозою», — сказала Аріана Форанд, студентка магістратури Коледжу сільського господарства та біоресурсів Університету Саскачевану (США). «Було б дивно знайти модифікації, які дозволили б рослинам протистояти численним стресам».
Форанд очолював проект, який досліджував, як кальцій і бор відіграють корисну роль у зміцненні клітинних стінок рослин, допомагаючи зменшити зневоднення, яке виникає через заморожування та посуху, а також підвищити стійкість до збудники.
Як виявилося, ідеальною рослиною для перевірки теорії була цибуля.
Команда проаналізувала зразки цибулі та зібрала дані в Advanced Photon Source (APS) в Іллінойсі завдяки партнерству установи з Canadian Light Source (CLS) в Університеті Саскачевана.
«Цей проект дійсно спирається на роботу попереднього студента магістратури USask Джунь Лю, який працював із замерзаючим стресом, — сказав Форанд, — і ми знаємо, що як під час посухи, так і під час холоду рослини втрачають воду однаково».
Цибуля — хороша рослина для використання, «оскільки можна легко очистити один шар клітин і побачити зміни в клітинній стінці», структурі рослини, яка є ключовою для захисту від різного роду стресів.
Унікальною особливістю цього дослідження, результати якого були опубліковано в журналі Plants, полягала в тому, що вона розглядала кілька стресів одночасно – зневоднення у валлійській цибулі та цибулі для приготування їжі, а також стійкість до патогенів у Arabidopsis, маленького квітучого бур’яну, що походить з Африки.
Після додавання кальцію, змішаного з водою, до цибулі, вирощеної в теплиці, Форанд використав синхротронну рентгенівську мікроскопію, щоб підтвердити не тільки те, що рослини поглинули кальцій, але й те, що він локалізувався в клітинній стінці.
Подальше тестування в сухих умовах показало зменшення втрати води в оброблених рослинах. Подібним чином відомо, що бор зв’язується з пектином у клітинних стінках арабідопсису, посилюючи його стійкість до занесених хвороб.
«Ми шукали шляхи структурного зміцнення клітинних стінок», — сказав Форанд. Підтвердження того, що кальцій і бор зменшують вплив втрати вологи та хвороб, відкриває шлях до пошуку подібного ефекту в інших рослинах.
Доктор Карен Таніно, професор рослинництва в USask і керівник Forand, сказала, що в будь-який рік «один стрес може бути більш поширеним, ніж інший – ви просто не можете передбачити, що це буде. Це дослідження дає шанс захистити рослини від змін стресу з року в рік».
І Форанд, і Таніно вважають, що розширення їхніх досліджень відкриває можливості для посилення стійкості до втрати вологи та хвороб як у польових культурах, так і в галузі садівництва.
Для отримання додаткової інформації:
Вікторія Шрамм
Канадське джерело світла
Тел .: + 1 306-657-3516
Ел. пошта: victoria.schramm@lightsource.ca