Сибирские ученые обосновали способ защиты растений от заболеваний при помощи перегноя

Ученые Института фундаментальной биологии и биотехнологии Сибирского федерального университета (СФУ) и Красноярского научного центра СО РАН использовали органические кислоты для развития у сельскохозяйственных растений механизмов противодействия заболеваниям и адаптации к засухам. Добавляя наночастицы гуминовых кислот, получаемых из биологических остатков растений (перегноя), в процессе проращивания семян, биотехнологи также добились нейтрализации частиц тяжелых металлов, не позволяя им повредить растения.

Гуминовые кислоты чрезвычайно широко распространены в природе — почвах, реках, болотах, угле и торфе. Они обладают способностью связывать тяжелые металлы, радионуклиды и токсины, имеют высокую сорбционную активность, устойчивы к разложению. Также их используют как индикатор состояния экосистем. Самый доступный источник гуминовых кислот — перегной, используемый в качестве удобрения в сельском хозяйстве.

«Мы проводили предварительное замачивание семян злаковых растений в водном растворе с наночастицами гуминовых кислот. Благодаря размерам, наночастицы плотно закупоривают клеточные поры формирующейся корневой системы злаковых. Развивающееся растение подвергается слабому окислительному стрессу и начинает в ответ «выделять» огромное количество различных соединений — белков, полисахаридов, аминокислот, молекул ДНК — и создавать так называемую корневую внеклеточную ловушку, напоминающую по виду небольшую гелеобразную каплю. Добавленные в ходе эксперимента частицы меди не сумели преодолеть эту ловушку и не оказали негативного влияния на развивающиеся корни растения», — рассказала один из авторов статьи, инженер-исследователь Института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ Светлана Пятина.

Ученые проверили более мелкие (3-12 нм) и крупные (60-70 нм) наночастицы гуминовых кислот. Выяснилось, что мелкие частицы эффективнее работают в качестве адаптогенов — помощников в приспособлении растения к изменяющимся условиям среды.

«Сравнив проростки зерновых из контрольной группы, в которой семена замачивались в обычной дистиллированной воде и затем подвергались «атаке» частицами меди, с проростками из зерен, предварительно обработанных раствором с гуминовыми кислотами, мы увидели существенную разницу в цитогенотоксичности. Клетки растений, семена которых прорастали в присутствии наночастиц гуминовых кислот, не имели нарушений в процессе митоза — они делились правильно. Был заложен здоровый «базис», на котором растение будет благополучно развиваться дальше. В то же время, растения, прораставшие в дистиллированной воде, имели патологии в клетках — их процесс деления был нарушен проникновением меди», — пояснила руководитель исследования, профессор кафедры медицинской биологии СФУ, доктор биологических наук Екатерина Кесслер.

Эксперты подчеркивают, что польза и нетоксичность гуминов доказана многолетним опытом — перегной издавна применяется специалистами в области сельского хозяйства и садоводами. Однако теперь стал понятен механизм, с помощью которого гуминовые кислоты «подстегивают» естественные адаптивные способности растений.

Опыты проведены на морозостойких, адаптированных для Сибири сортах пшеницы. Исследователи отмечают, что благотворный эффект от замачивания в растворе гуминовых кислот будет распространяться на любые сельскохозяйственные культуры, в том числе, популярные на приусадебных участках огурцы, помидоры, болгарский перец и т.д. Кроме того, органические гуминовые кислоты безопаснее, чем, например, перманганат калия (марганцовка), который используют для протравливания семян — для них исключен риск передозировки или химического ожога растений при использовании.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации