Иерусалим, 8 сентября 2026 г. (TPS-IL) — Израильские ученые выявили ранее неизвестную систему, регулируемую кальцием, которая помогает семенам растений контролировать потенциально вредную соль до того, как они прорастут из почвы, что дает новое представление о том, как растения поддерживают минеральный баланс, необходимый для прорастания в засоленных условиях.
Эти выводы в конечном итоге могут помочь в разработке культур, лучше способных прорастать в засоленных почвах. Выявив систему, которая помогает молодым растениям поддерживать баланс между натрием и калием, исследование может помочь ученым вывести или генетически модифицировать культуры с большей устойчивостью к соли.
Засоленность почв является серьезной глобальной сельскохозяйственной проблемой. Почти 1,4 миллиарда гектаров земли по всему миру уже затронуты солью, включая 10% как орошаемых, так и богарных пахотных земель, по данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций.
Исследование, проведенное доктором Дороном Школьник из Еврейского университета в Иерусалиме, показало, что кальциевая сигнализация помогает координировать работу трех белков — CAMTA6, PP2C49 и HKT1;1 — во время прорастания семян при стрессе от соли.
Этот баланс имеет решающее значение. Растениям нужен калий для нормального функционирования клеток, в то время как избыток натрия может нарушить эти функции. Соль также затрудняет поглощение воды семенами.
Некоторые почвы естественно засолены, но сельское хозяйство может усугубить эту проблему. Когда поля многократно орошаются, вода испаряется, оставляя после себя растворенную соль. Засуха, плохой дренаж и попадание морской воды в прибрежные грунтовые воды также могут привести к накоплению соли на пахотных землях.
«Прорастание семян — чрезвычайно уязвимая стадия в жизни растения, и соль может нарушить минеральный баланс, необходимый молодому растению еще до того, как оно выйдет из почвы», — сказал Школьник. «То, что мы начинаем раскрывать, — это система контроля, стоящая за этой реакцией».
Исследователи изучали Arabidopsis thaliana, небольшое растение из семейства горчичных, которое широко используется в исследованиях растений. Они обнаружили, что три белка являются частью регулирующей сети, чувствительной к кальцию, которая контролирует баланс натрия и калия в растении.
Система также организована по-разному в разных частях зародыша. Стресс от соли активирует CAMTA6 по краям зародышевых листьев, известных как семядоли, в то время как кальций стимулирует HKT1;1 в зародышевом корне, или корешке. CAMTA6 также регулирует PP2C49, который, в свою очередь, влияет на HKT1;1.
Ускорение прорастания
Исследователи протестировали этот путь с использованием сангвинарина, природного соединения, полученного из растения кровавого корня, которое ингибирует белки PP2C. Обработка семян этим соединением увеличила прорастание при стрессе от соли.
При умеренном стрессе от соли проросло 76% необработанных семян по сравнению с 92% семян, обработанных сангвинарином. В более суровых условиях прорастание увеличилось с 3% до 37%.
Обработанные семена также поддерживали более здоровый баланс натрия и калия, что подтверждает вывод исследователей о том, что сангвинарин влиял на выявленный ими путь.
Это открытие в конечном итоге может помочь ученым разработать культуры, которые лучше прорастают в засоленной почве посредством селекции или генетической модификации. Результаты также указывают на возможные химические подходы к влиянию на тот же путь, хотя потребуется гораздо больше исследований, прежде чем такие стратегии можно будет использовать в сельском хозяйстве.
Сам сангвинарин не является готовым решением для засоленных пахотных земель. Его преимущества ограничивались стадией прорастания и не защищали молодые растения после того, как они проросли.
Исследователи также обнаружили свидетельства того, что в реакции на соль участвуют дополнительные гены, чувствительные к кальцию, предполагая, что недавно охарактеризованная система является частью более крупной сети.
Исследование было опубликовано в рецензируемом журнале The Plant Journal.
