- Александра Мартинс
- Мир новостей Би-би-си
6 часов
источник изображения, Библиотека научных фотографий
Портулак остается высокопродуктивным даже в условиях засухи.
Он настолько распространен, что в некоторых странах его даже употребляют в супах или салатах.
Но мало кто подозревает, что это растение, считающееся кое-где сорняком или сорняком, обладает экстраординарными способностями.
Portulaca oleracea, широко известный как портулакпредлагает важные подсказки для создания засухоустойчивых культур, согласно новому исследованию ученых из Йельского университета в Соединенных Штатах.
Но как этой траве удается выживать в экстремальных условиях дефицита воды и оставаться высокопродуктивной?
Секрет кроется в уникальном способе осуществления одного из самых важных процессов жизни на планете: фотосинтеза.
Портулак, богатый витаминами и лекарственными
Прежде чем мы углубимся в особенности того, как это растение использует солнечную энергию, еще несколько фактов о портулаке.
«Portulaca oleracea — очень устойчивое растение, способное расти в самых разных экосистемах, включая жаркие и засушливые районы», — сказал Би-би-си Mundo Хосе Морено-Вильена, автор нового исследования. исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Испанский ученый, который выполнял эту работу вместе со своими коллегами, когда он был в Йельском университете, в настоящее время является исследователем в Kew Gardens, Лондонском ботаническом саду.
источник изображения, Гетти Изображений
Portulaca oleracea или портулак – это растение, которое потребляют во многих странах из-за того, что оно «богато витаминами, минералами и антиоксидантами».
“Вероятно, многие из ваших читателей видели это растение, растущее в трещинах ваших уличных тротуаров или как случайное растение в саду».
«Хотя это остается незамеченным, портулак богат витаминами, минералами и антиоксидантами, что делает его идеальным ингредиентом для сопровождения еды», — добавил он.
А еще растение используется в традиционной китайской медицине. «Его использование набирает все большую популярность во всем мире».
Морено-Виллена и его коллеги изучали портулак, потому что он не только устойчив к длительной засухе, но и быстро растет.
“Эти две черты редко идут вместе.“, – сказал исследователь.
Что такое фотосинтез и почему у некоторых растений он отличается?
«Фотосинтез делает возможной жизнь, какой мы ее знаем на Земле», — объяснил Морено-Виллена.
«Это процесс, который позволяет растениям накапливать энергию Солнца и преобразовывать ее в пищу».
«Этот процесс не только поддерживает растения и животных в экосистемах по всему миру, но также высвобождает кислород в атмосферу, одновременно улавливая CO2 или углекислый газ».
источник изображения, Хосе Морено-Вильена
Хосе Морено-Виллена и его коллеги стремились понять функционирование «молекулярных частей P. oleracea, которые позволяют ему быть таким успешным».
По словам исследователя, большинство растений используют тип фотосинтеза под названием С3, который отлично работает при большом количестве воды.
«Однако в экосистемах, где дождей мало, а температура высока, этот тип фотосинтеза не работает должным образом, что ставит под угрозу рост и выживание растений».
Чтобы решить эту проблему некоторые группы растений развили так называемый фотосинтез С4 и фотосинтез САМ.разработка набора различных анатомических и биохимических особенностей, которые позволяют производить пищу без необходимости в большом количестве воды.
Например, такие быстрорастущие растения, как кукуруза и сахарный тростник осуществляют фотосинтез С4что позволяет растению оставаться продуктивным при высоких температурах.
Суккулентные растения, напротив, агава или кактус осуществляют фотосинтез САМ. «Так обстоит дело, например, с кактусами Сагуаро в пустыне. Эти растения характеризуются очень медленным ростом. Они оставляют часть своего метаболизма на ночь, когда температура ниже, что снижает потерю воды».
Почему портулак отличается
Что делает портулак необычным, так это то, что он одновременно имеет эволюционные адаптации C4 и CAM, и они «полностью интегрированы».
«До сих пор оставалось загадкой, как оба типа фотосинтеза могут работать в одном и том же листе. Наши исследования показывают, что Эти две системы работают на одномоs типов клеток и разделяют часть биохимического «механизма», что позволяет им интегрироваться“.
«Когда условия благоприятны, портулак огородный использует C4 для взрывного роста, но в условиях засухи CAM инициируется как дополнительный путь, который поставляет соединения в цикл C4, предотвращая его остановку производства».
«Поэтому интеграция C4 и CAM обеспечивает необычайно высокий уровень защиты во время засухи».
Почему открытие имеет значение
Исследователи использовали в своем исследовании новые методы под названием «технологии экспрессии пространственных генов“.
«Они позволяют визуализировать уровень экспрессии каждого гена в каждом типе ткани или клетки», — пояснил Морено-Виллена.
«Эти методы очень новы и использовались в основном на образцах животных, но мы были пионерами в использовании их на листьях растений».
источник изображения, Гетти Изображений
В портулаке «полностью интегрированы» два типа фотосинтеза, которые позволяют растениям быть более устойчивыми к засухе.
Таким образом, впервые удалось определить местонахождение ферментов в различных типах клеток листьев, которые позволяют связать два типа фотосинтеза.
Их наблюдения были сопоставлены с вычислительными метаболическими моделями, разработанными исследователем Хаораном Чжоу для исследования, которое продемонстрировало эффективность этого механизма в условиях дефицита воды.
Результаты исследования могут быть использованы при производстве культуры более устойчивы к засухеПо данным Группы экспертов ООН по изменению климата, в некоторых регионах оно будет более продолжительным и серьезным из-за глобального потепления. МГЭИК для его аббревиатуры на английском языке.
Колин Осборн, профессор биологии растений Шеффилдского университета в Англии, не участвовавший в исследовании, подытожил его важность.
«Многие дикорастущие растения эволюционировали, чтобы стать более продуктивными в жарких условиях или стать очень устойчивыми к засухе».
«Однако ранее мы думали, что две из наиболее важных адаптаций для достижения этих целей не могут происходить на одном и том же заводе», — сказал Осборн BBC Mundo.
«Морено-Виллена и его коллеги показали, что эти компоненты можно скоординировать, чтобы одновременно обеспечить обе адаптации. Их исследования могут вдохновить ученых, работающих над получением более продуктивных культур, требующих меньшего количества воды».
источник изображения, Библиотека научных фотографий
Результаты изучения портулака могут быть использованы при производстве более засухоустойчивых культур.
Могут ли быть другие растения, подобные в портулак?
Морено-Виллена и его коллеги надеются использовать ту же самую новую технологию из этого исследования на других растениях.
«Растения имеют тенденцию многократно изменять черты, и мы предполагаем, что может быть много других видов с этой адаптацией», — сказал ученый BBC Mundo.
«Существует около 390 000 известных видов растений, каждый из которых имеет свои особенности, метаболические и генетические вариации, которые позволяют им процветать в окружающей среде».
«Мы продолжаем изучать новые аспекты фотосинтеза каждый день».
Помните, что вы можете получать уведомления от BBC News Mundo. Загрузите последнюю версию нашего приложения и активируйте ее, чтобы не пропустить наш лучший контент.
