Агрономы защитили томаты от токсичного алюминия с помощью мелатонина
Агрономы РУДН с коллегами из Китая и Ирана помогли томатам справиться с токсичным действием алюминия в кислых почвах с помощью мелатонина. Этот гормон способствует выработке оксида азота, который блокирует токсичный металл и не даёт ему разрушать клетки растений. Результаты опубликованы в South African Journal of Botany.
Около 40% почв, пригодных для земледелия на Земле, являются кислыми. В таких почвах алюминий переходит в растворимую форму. Этот токсичный металл не позволяет вырастить качественный урожай. Оксид азота помогает растениям адаптироваться к ядовитому алюминию, и они производят его сами. Учёные нашли способ увеличить выработку этого газа у растений, используя мелатонин.
В кислых почвах алюмосиликат превращается в растворимые формы алюминия. Растения поглощают эти токсичные соединения. Алюминий связывается с компонентами клеток, провоцирует распад клеточной мембраны и нарушает клеточные сигнальные пути. Один из важнейших газов в растениях — оксид азота — повышает устойчивость к стрессу, включая тяжёлые металлы.
Для усиления производства оксида азота агрономы решили использовать мелатонин — гормон, регулирующий циркадные ритмы и антиоксидантную систему у животных и растений. Его связь с выработкой оксида азота также известна.
- Учёные посадили семена томатов в кислую среду.
- Через семь дней их обрабатывали в разных комбинациях и концентрациях алюминием (148 µM), мелатонином (150 µM) и солью калия, поглощающей оксид азота.
- Через 42 дня сравнили показатели растений.
Результаты:
- Добавление алюминия повысило уровень маркеров окислительного стресса (малонового диальдегида) и агрессивных окислителей. Рост растений замедлился, содержание фотосинтетических пигментов снизилось.
- Добавление мелатонина вместе с алюминием активировало активность антиоксидантов. Они защитили клеточные стенки и предотвратили разрушение фотосинтетических пигментов.
- Содержание оксида азота в листьях и корнях растений увеличилось. Учёные предположили, что мелатонин «заблокировал» алюминий в корне и не дал ему продвинуться в стебли и листья.
- Соль калия, поглотитель оксида азота, нейтрализовала защитный эффект мелатонина. Это подтвердило, что ключевым компонентом защиты является именно оксид азота.
Вывод:
Мелатонин увеличил активность антиоксидантных ферментов в корнях и листьях, что свело к минимуму окислительный стресс и защитило клеточную мембрану. Результаты указывают на участие оксида азота в защитных реакциях. Мелатонин способствует адаптации томатов к токсичному действию алюминия через регуляцию оксида азота.