ЛОС-защита растений: перспективы и вызовы в мировом сельском хозяйстве

В индустрии защиты растений зарождается новое направление, основанное на использовании летучих органических соединений (ЛОС). Эти соединения играют ключевую роль в коммуникации между растениями, позволяя им обмениваться сигналами и защищаться от различных стрессов.

Как работает ЛОС-защита растений

ЛОС-соединения выделяются растениями, когда они подвергаются атаке травоядных вредителей. Эти соединения могут быть обнаружены соседними растениями, что побуждает их усилить свою защиту. Этот биохимический механизм позволяет растениям эффективно защищаться от различных угроз.

Профессор Ген-итиро Аримура и его коллега г-н Такуя Уэмура из Токийского университета науки, Япония, начали исследование молекулярных путей, стоящих за этой коммуникацией, и ее потенциальных приложений в устойчивом сельском хозяйстве. Их обзор был опубликован в журнале Trends in Plant Science.

Типы ЛОС и их функции

Растения выделяют различные типы ЛОС, такие как изопрен, терпеноиды и летучие вещества зеленых листьев. Эти соединения играют важную роль в передаче сигналов между видами, привлечении полезных насекомых и отпугивании травоядных.

Монотерпеноиды, присутствующие в растениях мяты, коммерциализированы из-за их отпугивающих вредителей, антимикробных и овицидных свойств. Исследования показали, что эти взаимодействия могут происходить не только между родственными, но и между неродственными растениями.

Механизм действия ЛОС

После испускания ЛОС поглощаются через устьица и диффундируют через клетки мезофилла соседних растений. Реакция растения включает сложные внутриклеточные и межклеточные сигнальные механизмы. Потоки кальция играют ключевую роль в сигнальных каскадах.

В растениях, получающих ЛОС, углеводороды, такие как β-кариофиллен, могут регулировать экспрессию генов, взаимодействуя с хроматином. Этот процесс, известный как ремоделирование хроматина, запускает активацию транскрипции генов, подготавливая растение к усиленным защитным реакциям.

Преимущества и перспективы ЛОС-защиты

Использование ЛОС предлагает устойчивое решение для защиты сельскохозяйственных культур и повышения их продуктивности. Это снижает зависимость от химических пестицидов, что важно для потребителей, стремящихся к биологизированным продуктам.

Профессор Аримура отмечает, что традиционные методы использования ЛОС включают физическое размещение растений мяты между культурами. Сегодня разрабатываются биостимуляторы, которые могут еще больше улучшить взаимодействие между растениями.

Барьеры и вызовы

Практическое внедрение технологий на основе ЛОС в сельское хозяйство сталкивается с рядом проблем:

1. Сложность масштабирования: Разработка и внедрение биостимуляторов требует значительных инвестиций и времени.
2. Экологические аспекты: Необходимо учитывать влияние ЛОС на окружающую среду и здоровье человека.
3. Экономические факторы: Внедрение новых технологий требует значительных затрат, что может быть препятствием для мелких фермеров.

Заключение

ЛОС-защита растений представляет собой многообещающее направление в сельском хозяйстве, способное повысить устойчивость и продуктивность агрокультур. Несмотря на существующие барьеры, исследования и разработки в этой области продолжаются, и вскоре мы можем ожидать появления новых коммерческих продуктов, основанных на этих открытиях.