Радиация и растения: от ремедиации почв до межпланетных полетов

Изучение воздействия ионизирующего излучения актуально для сельского хозяйства, исследования зон с повышенным радиационным фоном и космической биологии. Этот тип излучения можно использовать для выведения новых сортов растений, предпосевной обработки семян и решения фундаментальных биологических задач.

Хотя накоплено много данных о влиянии радиации на рост, размножение и генетику растений, остаётся значительный пробел в понимании её воздействия на биохимические и физиологические процессы. Именно на этом уровне формируется основа для всех эффектов, проявляющихся у целого организма.

По словам профессора Владимира Воденева, изучение физиолого-биохимических эффектов даёт наиболее полную картину влияния радиации на растения. В исследовании внимание сосредоточено на ключевых процессах:

Первичные реакции на облучение, включая образование активных форм кислорода (АФК), — причина изменений функциональной активности растений. Особую роль играет долгоживущий АФК — перекись водорода (H2O2). Она выступает не только как повреждающая молекула, но и как универсальный внутриклеточный мессенджер и сигнал дальнего действия.

Учёные предположили, что влияние ионизирующего излучения на физиологические процессы происходит в основном через нарушение регуляции их активности. Это связано с существованием перекрёстных взаимодействий (cross-talk) между сигнальными системами растений: АФК, кальциевой, гормональной и электрической.

Повышение уровня АФК, вызванное как острым, так и хроническим облучением, может влиять на активность физиологических процессов через регуляцию на генетическом и физиологическом уровнях. Это в конечном итоге влияет на процесс адаптации растений к изменяющимся условиям окружающей среды.

Полученные результаты открывают новый этап в изучении возможностей выживания растений под воздействием различных неблагоприятных факторов, включая экстремальные условия космического пространства.