Челябинские ученые нашли ключ к созданию неуязвимой пшеницы
Ученые ЮУрГУ совместно с молодыми исследователями из Китая проверяют, как современные биотехнологии могут изменить сельское хозяйство. Их цель – найти новые способы обработки почвы и семян, чтобы повысить качество зерна перед посевом.
Из-за глобального изменения климата сельское хозяйство сталкивается с новыми вызовами: засухами, перепадами температур, истощением почв и болезнями растений. Традиционные методы защиты не всегда эффективны или экологичны. Ученые ищут новые способы «прокачать» семена еще до посева, чтобы растения изначально были крепче и могли самостоятельно справляться со стрессом.
Развитие отечественных технологий в семеноводстве способствует реализации целей и задач национального проекта «Технологическое обеспечение продовольственной безопасности».
В качестве подопытных взяли два популярных в России сорта мягкой яровой пшеницы: «тризо» и «ирень». Сначала исследователи воздействовали на них с помощью нетепловой атмосферной холодной плазмы. Это, по сути, ионизированный газ (похожий на тот, что образуется внутри люминесцентной лампы или во время грозы), только созданный специальным прибором при комнатной температуре. Он содержит активные формы кислорода и азота. Плазма действует двойственно: обеззараживает поверхность зерна, уничтожая грибки и бактерии, и выступает как мощный биостимулятор. Такое воздействие запускает защитные механизмы самого семени. В ходе эксперимента выяснилось, что продолжительность обработки критически важна для баланса между ростом корней и побегов. Оптимальным оказался режим в 10 минут – он давал наилучшие посевные качества без вреда для зародыша.
Затем ученые проверили эффективность традиционно используемых биостимуляторов роста: гумата калия (соль гуминовых кислот, природный стимулятор из торфа или угля) и мочевины (азотное удобрение). Испытатели применили их одновременно, чтобы проверить взаимное усиление эффекта. Гумат помогает растению лучше усваивать питательные вещества из почвы, а мочевина дает необходимый строительный материал (азот) для белков. У обработанных проростков увеличилась площадь листьев и накопилась биомасса. Кроме того, у них повысилась активность фермента аскорбатпероксидазы – внутренней охраны клетки, которая нейтрализует токсичные продукты обмена веществ (окислительный стресс). Его повышенная активность означает, что растение стало выносливее на биохимическом уровне.
По результатам экспериментов были сделаны два главных вывода. Обработка семян холодной плазмой перед посадкой может заменить часть химических протравителей (ядохимикатов), так как эффективно убивает патогены и пробуждает зерно. Сочетание природного биостимулятора (гумата) и азотного удобрения (мочевины) дает синергетический эффект: растения быстрее растут и активнее вырабатывают собственные защитные вещества.
Обе технологии перспективны для предпосевной подготовки. Они позволяют получить сильные всходы даже в условиях стресса. Ученые подчеркивают, что пока сделаны лишь первые шаги. Эксперименты проводились в лаборатории, оценивались только ранние стадии развития (прорастание, появление первых листочков). Неизвестно, сохранится ли этот эффект в открытом грунте через три месяца, как технология повлияет на итоговую тонну урожая с гектара, вкусовые качества муки и, главное, на устойчивость взрослого растения к реальной полевой засухе. Поэтому следующим этапом станут масштабные полевые испытания в разных климатических зонах России.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект № 24-16-20028), а его результаты уже опубликованы в профильных научных журналах.
