Ученые раскрыли ключевую роль кремния в повышении устойчивости риса и пшеницы

Исследовательская группа из Института растениеводства и ресурсов Университета Окаяма (Япония) под руководством доктора Наоки Ямадзи провела исследование, подчеркивающее важность кремния (Si) для роста и устойчивости риса, пшеницы и других злаковых культур. Кремний, один из самых распространенных элементов на Земле, играет ключевую роль в защите этих растений от неблагоприятных факторов окружающей среды.

В исследовании, опубликованном на Phys.org, ученые описывают сигнальный белок, названный Shoot-Silicon-Signal (SSS). Он играет ключевую роль в регулировании усвоения и распределения кремния в растениях, повышая их стрессоустойчивость и способствуя росту урожайности. «Оптимизация усвоения кремния существенно повышает устойчивость сельскохозяйственных культур», — отметил доктор Ямадзи.

Растения накапливают кремний для укрепления иммунной системы. Это способствует их здоровому росту и защите от различных биотических факторов — грибковых инфекций, климатических стрессов, включая засуху, засоления почв и экстремальных температур. Учитывая недавнее глобальное снижение урожайности сельскохозяйственных культур на 51–82% из-за неблагоприятных климатических условий данная роль кремния особенно значима.

Белок SSS, являющийся гомологом фторигана — гормона, регулирующего цветение, играет ключевую роль в усвоении кремния из почвы, позволяя растениям корректировать внутренний уровень этого элемента. Подобное открытие не только открывает новые пути для более эффективного управления кремнием в агрокультурах, но и даёт возможность использовать SSS в качестве маркера для более точного внесения кремниевых удобрений.

Выводы доктора Ямадзи могут существенно повлиять на глобальную продовольственную безопасность. «Наше исследование открывает новые перспективы в управлении кремнием в сельском хозяйстве, особенно в регионах, где его содержание в почве снижается из-за интенсивного земледелия», — отметил ученый. Глубокое понимание механизмов усвоения кремния растениями позволит разработать более эффективные стратегии удобрения и повысить устойчивость сельскохозяйственных культур во всем мире.

Эти открытия особенно важны для ключевых зерновых культур — риса и пшеницы, которые составляют основу рациона миллионов людей по всему миру. В Индии, например, данные культуры обеспечивают около 50% суточной энергетической ценности рациона. «Кремний — не просто элемент в растениях. Это инструмент, который помогает им расти и справляться со стрессами», — отмечает доктор Ямадзи. — «Благодаря его использованию мы можем сделать сельское хозяйство более устойчивым и эффективным».

Новое исследование дополняет другие масштабные проекты изучения регуляции роста растений в условиях ограниченной освещенности, а также развитии более глубокой корневой системы для засушливых регионов.