Российские ученые предложили новые способы повышения урожайности картофеля

Ученые из Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН, Института биоорганической химии имени М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, МГУ имени М.В. Ломоносова и Вагенингенского университета исследовали систему гормональной регуляции картофеля-трансформанта, у которого был повышен синтез фитогормона ауксина, и пришли к выводу, что дополнительное производство этого гормона у картофеля повышает его урожайность. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Plant Cell Reports.

Картофель — это одна из важнейших пищевых и кормовых культур планеты, однако молекулярные механизмы, лежащие в основе гормональной регуляции роста, развития и клубнеобразования этого растения, еще не совсем ясны. Повышение урожайности картофеля — актуальная проблема современного сельского хозяйства. Клубнеобразование картофеля во многом зависит от системы гормональной регуляции, поэтому глубокое понимание работы этой системы и возможность управлять ею открывают новые возможности для повышения урожайности картофеля.

«Ранее наша исследовательская группа в составе физиологов растений, молекулярных биологов и генных инженеров из Института физиологии растений и Института биоорганической химии имени М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН впервые в мире создала новую форму картофеля, который отличался дополнительным синтезом одного из классических фитогормонов — ауксина. Как и предполагалось, полученные трансформанты в модельных опытах проявили полезные свойства: скороспелость и повышенную продуктивность», — рассказал ведущий автор исследования, руководитель гранта РНФ, доктор биологических наук Георгий Романов.

Исследователи задались вопросами, как изменилась система гормональной регуляции картофеля, было ли повышение урожайности непосредственно вызвано ауксином или же его действие было опосредовано каким-то другим компонентом системы регуляции.

Чтобы ответить на эти вопросы, ученые провели детальное исследование системы гормональной регуляции трансформантов и сравнили ее с системой обычной формы картофеля. Исследователи сравнивали содержание различных классов фитогормонов, а также реакции растений на воздействие внешних гормонов растений: ауксина и цитокинина.

Ученые обнаружили различия между трансформантами и контрольными растениями как в содержании гормонов ауксина и цитокинина, так и в ответе растений на воздействие этих фитогормонов. В отношении других гормонов (гиббереллинов, абсцизовой, жасмоновой и салициловой кислот) закономерных изменений у трансформантов выявлено не было. Эти результаты указывают на то, что именно дополнительный синтез ауксина является первопричиной наблюдаемых изменений клубнеобразования у картофеля-трансформанта.

Также в ходе работы ученые открыли новый тип взаимодействия фитогормонов. Было установлено, что цитокинины усиливают биосинтез белков-рецепторов ауксина, которые определяют чувствительность клетки к этому гормону.

«Мы выяснили, что цитокинины повышают чувствительность клеток к ауксину, а ауксины, как оказалось, наоборот, подавляют действие цитокининов. При этом сила и даже направленность ответных реакций растений на воздействие фитогормонов закономерно зависят от содержания сахарозы в среде. Эти находки позволили предложить новую схему взаимодействия гормонов при участии углеводов в процессах регуляции клубнеобразования картофеля», — сказал Георгий Романов.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.