Новое исследование поможет создать более устойчивые и питательные сельскохозяйственные культуры

Исследование Университета Аделаиды впервые раскрыло, как именно растения защищаются от таких элементов, как борная кислота, которая в почве при высокой концентрации становится для них токсичной.

Работа, опубликованная в престижном журнале Plant Cell, была проведена под руководством профессора Марии Хрмовой, исследователя в области структурной биологии из Университета Аделаиды, с участием учёных из Австралии, Германии и США.

Токсичность борной кислоты влияет на урожайность сельскохозяйственных культур в Австралии и во всём мире, приводя к значительным экономическим потерям. Новое исследование позволяет лучше понять, как защитить уязвимую растительность для получения более высоких урожаев съедобных культур и улучшения их питательных свойств.

Транспорт питательных веществ и токсинов в растениях критически важен для их выживания и регулируется транспортными белками. Однако до сих пор была охарактеризована лишь горстка этих белков, и для большинства их функции оставались неизвестными.

Исследователи разработали интегрированную платформу, объединяющую вычислительные, биофизические и биохимические инструменты, а также методы молекулярной биологии, электрофизиологии и биоинформатики. С её помощью они описали функцию транспортера, лежащего в основе толерантности к токсичности борной кислоты.

Было обнаружено, что функция этого транспортера зависит от присутствия натрия (который всегда есть в почвах). Происхождение транспортной функции связано с присутствием гидратированного натрия в определённом месте транспортера.

Это создаёт энергетический барьер, который позволяет эффективно исключать борат из клеток растения обратно в почву, возможно, через процесс квантового туннелирования.

Транспортный белок, изученный в работе, играет ключевую роль в том, насколько культура (например, ячмень) устойчива к высоким уровням борной кислоты в почвах. Эти результаты можно использовать для создания более устойчивых культур.

Кроме того, исследование представляет платформу для расшифровки молекулярной функции других транспортеров в растениях, таких как аквапорины (для транспорта воды), а также транспортеров азота, фосфора и сахаров. Понимание того, как влиять на транспорт борной кислоты в растениях, открывает путь к созданию культур с улучшенными питательными свойствами и более высокой урожайностью в различных неоптимальных почвенных условиях.