Исследователи Еврейского университета Иерусалима выяснили, как семена сохраняют минеральный баланс в условиях высокой засоленности почвы, и помогли успешному прорастанию семян.

Засоление почв – это глобальная проблема устойчивого земледелия, во многом вызванная интенсивным искусственным орошением. Из-за накопления солей огромные площади сельхозугодий по всему миру становятся непригодными для выращивания культур. Понимание того, как растения справляются с солевым стрессом на молекулярном уровне, открывает путь к возвращению умеренно засоленных полей в хозяйственный оборот.

Избыток соли мешает семенам поглощать воду и нарушает минеральный баланс, необходимый для начала роста. На примере модельного растения Arabidopsis thaliana исследователи изучили, как семена удерживают жизненно важный калий и блокируют накопление токсичного натрия. Выяснилось, что поддержанию этого баланса помогает кальций через систему из трех белков: CAMTA6, PP2C49 и HKT1;1. Белок CAMTA6 реагирует на сигналы кальция и регулирует работу остальных генов. Причем растение управляет защитой от соли не одинаково во всем своем "теле", а подстраивает реакцию под нужды каждого конкретного органа – по-разному в семядолях и корешке. Это помогает семени точно контролировать ответ на засоление. Работа опубликована в журнале The Plant Journal.

"Прорастание семян – чрезвычайно уязвимый этап в жизни растения. Соль может нарушить минеральный баланс, необходимый молодому растению, еще до того, как оно прорастет, – отмечает соавтор работы, доктор Дорон Школьник. – То, что мы начинаем раскрывать, – это система контроля, стоящая за этой реакцией растения на соль".

Биологи показали, что природное вещество сангвинарин (растительный алколоид) помогает семенам прорастать при засолении. При его добавлении всхожесть семян в условиях умеренного солевого стресса выросла с 76% до 92%, а при сильном засолении – с 3% до 37%. Но эффект сангвинарина ограничен только фазой прорастания.

Выявленная молекулярная система является частью более крупной генетической сети. Дальнейшие исследования позволят определить и другие гены, способные помочь культурам успешно прорастать на засоленных почвах. Это приблизит фермеров к решению проблемы засоления почв и позволит вернуть такие почвы в сельскохозяйственный оборот.