Влияние засушливой предварительной подготовки на развитие побегов райграса пастбищного. Кредит: Grass Research (2023). DOI: 10.48130/gr-0023-0028
Исследовательская группа обнаружила, что предварительная засуха ускоряет закладку почек побега и рост многолетних растений райграса. Это исследование показало, что легкий стресс от засухи, за которым следует повторный полив, значительно ускоряет эти процессы посредством регулирования ключевых генов, связанных с покоем почек, активностью, закладкой и ростом.
Результаты показывают, что эффективное управление водным стрессом может повысить урожайность, особенно в условиях ограниченного количества воды, за счет использования гормональных изменений, связанных с абсцизовой кислотой (ABA), жасмоновой кислотой (JA) и цитокинином (CK).
Дефицит воды является основным ограничением для производства сельскохозяйственных культур во всем мире, и предыдущие стрессовые условия могут влиять на адаптацию растений к последующим экологическим стрессам. Многие исследования показали, что предварительная засушливая подготовка может улучшить устойчивость к засухе и усилить рост урожая, хотя некоторые исследования предполагают, что улучшение устойчивости к засухе путем предварительной засушливой подготовки может снизить биомассу.
Кущение, необходимое для плотности травы и урожайности, включает в себя сложную генетическую и гормональную регуляцию. Несмотря на достижения, мало что известно о роли этих факторов в развитии побегов травы в условиях предварительной засухи.
Исследование, опубликованное в Grass Research5 января 2024 г., объясняет механизмы, посредством которых предварительная засушливая подготовка стимулирует развитие побегов у многолетнего райграса, уделяя особое внимание экспрессии генов и регуляции гормонов.
Для изучения влияния предварительной засухи на развитие побегов райграса пастбищного исследователи применили три варианта обработки: W (хороший полив), D5 + W3 (5 дней засухи + три дня полива, за которыми следовал пятидневный период воздержания от воды и последующий повторный полив в течение 11 дней) и D13 + W (13 дней засухи, затем повторный полив в течение 11 дней).
Наблюдения показали, что обработка D5 + W3 значительно увеличила как количество побегов, так и количество почек по сравнению с обработкой W, особенно после 11 дней повторного полива. Во время обработки D5 + W3 количество побегов увеличилось с 2 до 9, а после повторного полива они резко возросли до 32.
Аналогично, количество почек возросло с 1 до 8, а затем до 27 после повторного полива. Анализ экспрессии генов показал, что ключевые гены, участвующие в закладке почек, такие как LpMOC1, LpLAX1 и LpLAX2, были значительно повышены при обработке D5 + W3.
Кроме того, LpDRM1 и LpARP, связанные с покоем почек, были ниже при обработке D5 + W3, что предполагает сокращение покоя. Гормональный анализ показал более высокие уровни цитокинина (изопентениладенина и транс-зеатин-рибозида) и стабильные уровни АБК и ЖАК при обработке D5 + W3, что коррелирует с усиленным развитием побегов.
Кроме того, гены, связанные с делением клеток, такие как LpPCNA и LpCycD2, были активированы после повторного полива, что указывает на возобновление активности роста. В целом, исследование предполагает, что умеренная засушливая предварительная подготовка эффективно стимулирует рост побегов посредством специфической регуляции генов и гормонального баланса, предлагая ценные идеи по оптимизации управления водными ресурсами для повышения устойчивости и производительности сельскохозяйственных культур в условиях ограниченного количества воды.
По словам ведущего исследователя Лили Чжуан, «Это исследование обогатило наши знания о механизмах предварительной подготовки к засухе. Методы управления водными ресурсами, используемые в этом исследовании, имеют большое значение для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур в условиях нехватки воды».
Подводя итог, это исследование показало, что мягкая предварительная подготовка к засухе (обработка D5 + W3) у многолетнего райграса ускоряет закладку почек побега и рост за счет ключевых изменений генов (LpDRM1, LpARP, LpPCNA, LpCycD2, LpMOC1, LpLAX1, LpLAX2, LpTB1 и LpD3) и гормональных изменений (низкий уровень ABA, высокий уровень JA и высокий уровень CK).
Эти результаты расширяют наше понимание устойчивости к засухе и предлагают стратегии оптимизации управления водными ресурсами для повышения урожайности сельскохозяйственных культур в условиях ограниченных водных ресурсов.
Дополнительная информация: Юньцзя Дин и др., Транскрипционное перепрограммирование генов, связанных с покоем почек, ростом и гормонами для развития побегов в связи с предварительной засухой у Lolium perenne, Исследования трав (2023). DOI: 10.48130/gr-0023-0028
Предоставлено Китайской академией наук
