Działanie związków ochrony roślin przed suszą

Odporność roślin na susze związane jest z działaniem białek stresowych. Są to związki uaktywniające się w niekorzystnych warunkach środowiskowych i stabilizujące funkcjonowanie najważniejszych procesów i organelli komórkowych. Ostatni udało się poznać lepiej jedno z nich - kwas abscysynowy.

Poszukiwanie nowych obszarów pod uprawy rolnicze staje się problemem wielu państw. W wielu przypadkach jest to ograniczone przez niekorzystne warunki wilgotnościowe. Susze obejmują nie tylko tereny pustynne ale zdarzają się w szerszych szerokościach geograficznych, także w naszym kraju. Nawet kilka tygodni bez opadów przy wysokiej temperaturze może znacząco obniżyć ilość uzyskanych plonów.

Prace prowadził zespół naukowców z The Scripps Research Institute i University of California w San Diego. Kwas abscysynowy (dormina) jest hormonem roślinnym hamującym procesy wzrostowe, fotosyntezy, odpowiada za powstawanie stanu spoczynku w nasionach, opadanie liści, owoców, kwiatów, za wprowadzanie roślin w stan spoczynku, jego wartość rośnie w przypadku stresu rośliny. Ogólnie można powiedzieć, że jest hormonem wprowadzający procesy oszczędnościowe w gospodarce wodą i substancjami odżywczymi. Także w przypadku suszy w tkankach roślin wzrasta zawartość kwasu abscysynowego, zamykają się szparki liściowe, zwalniają procesy wzrostowe i dochodzi do zmian aktywności genów utrzymując je na poziomie przeżyciowym. Wszystko to prowadzi do większej tolerancji na okresowe niedostatki wody. Prace nad tym hormonem prowadzone są od lat 60-tych ubiegłego wieku, ale nie wiadomo było jak on działa.

Więcej wyjaśniło poznanie genów związanych z działaniem hormonu. Wywołanie mutacji u czterech z nich doprowadziło do znacznego obniżenia jego roli w chronieniu roślin przed skutkami suszy. Przypuszczano, że było to wynikiem brak możliwość współpracy z innymi białkami w tym PYR1. Było to z pierwszych białek badanych przez jeden z zespołów w procesach tolerowania przez rośliny suszy. Dalsze prace objęły obrazowanie przestrzennej struktury kwasu z odczytem ułożenia poszczególnych atomów przy użyciu krystalografii rentgenowskiej. Metoda ta jest bardzo pracochłonna ponieważ wymaga wyhodowania kryształów z badanego związku (podobne jak kryształy soli ale przy cząsteczkach biologicznie czynnych są niezmiernie trudne do uzyskania), a następnie prześwietlając je promieniami rentgena odczytania z wzorów wzmacniających się i osłabiających się fal promieni (dyfrakcji) ułożenia poszczególnych atomów. W trakcie badani krystalografię rentgenowską z sukcesem zastosowano także do uzyskania przestrzennego obrazu kwasu abscysynowego w połączeniu z PYR1. W tym czasie inna grupa badaczy sprawdzała jej funkcjonowanie w żywych komórkach roślin. Badania wykazały, że w przypadku działania czynników stresowych cząstki PYR1 przy udziale kwasu abscysynowego zmieniają swoja strukturę łącząc się razem i inicjują inne procesy ochrony roślin przed suszą.

Naukowcy mają nadzieję, że wykorzystanie związków o działaniu podobny do kwasu abscysynowego, użytego w formie roztworu czy aerozolu mogłoby pomóc w uprawach polowych na obszarach narażonych na suszę. Rośliny potraktowane taką substancją wchodziłyby w rodzaj uśpienia (wyhamowanej wegetacji) do czasu nadejścia korzystniejszych warunków. Stosowanie samego kwasu abscysynowego jest raczej mało prawdopodobne. Jego synteza jest bardzo droga, do tego jest szybko unicestwiany do nieaktywnych produktów przez światło słoneczne. Także zmiany genetyczne roślin nie są zbyt dobrym rozwiązaniem. Należy pamiętać, że wszystkie białka stresowe są związkami osłabiającymi procesy wzrostu. Przy ekstensywnej produkcji rolnej bardziej opłaca się stosować nawadnianie niż hodowlę roślin o małej wydajności. Taka produkcja jest opłacalna tylko w rejonach skrajnych, o niskiej produktywności, wręcz narażonych na występujący po suszy niedostatków żywności.

Źródło:
- sciencedaily.com, 23.10.2009r., Scientists Reveals Secrets Of Drought Resistance.

Komentarze

Dan | 2009-11-03 21:45:30
Czytając ten artykuł odbieram - mam nadzieje mylne - wrażenie, że jego autor uważa kwas abscysynowy (15-węglowy związek organiczny należący do seskwiterpenów) za białko...