Повышение устойчивости к некоторым абиотическим стрессам может быть обеспечено воздействием на семена салициловой кислоты (СК) — гормона, синтезируемого многими видами растений. Салициловая кислота участвует в росте растений, регуляции развития, передаче сигналов, термогенезе и в реакции растения на стресс либо обеспечивая устойчивость, либо запуская апоптоз.
Экзогенное применение СК посредством орошения, опрыскивания листвы или пропитывания семян повысило выживаемость растений и их устойчивость к широкому спектру абиотических и биотических стрессов. Эффективность салициловой кислоты в обеспечении устойчивости к стрессу зависит от её концентрации, при этом низкие дозы не обеспечивают устойчивость, а более высокие концентрации снижают устойчивость за счет активации путей гибели клеток.
Влияние СК на прорастание семян остается неясным; исследования с использованием семян сельскохозяйственных культур сообщили об улучшении всхожести резуховидки (Arabidopsis thaliana) в условиях солевого стресса и пшеницы (Triticum aestivum) в условиях засухи, в то время как для кукурузы или ячменя не было зарегистрировано никакого эффекта. При тестировании семян аборигенных австралийских пастбищных видов в условиях засухи и повышенного засоления всхожесть некоторых видов была улучшена за счет применения СК.
Целью этого исследования было оценить влияние СК на прорастание семян, всхожесть, выживание и рост трёх видов трав, произрастающих в южной Австралии с умеренным климатом. Более того, сравнивая методы пропитывания и обработки семян СК, исследователи проверили эффективность и жизнеспособность технологии покрытия семян. В частности, были проверены следующие гипотезы:
1) процесс обработки семян без включения СК не будет иметь вредного воздействия на успешность прорастания семян в лабораторных испытаниях или всхожесть всходов в полевых условиях;
2) СК улучшает прорастание в условиях водного стресса и повышает всхожесть семян в поле;
3) выживаемость и рост растений в поле будут выше для растений, выращенных из семян, обработанных СК.
Материалы и методы
Для проверки гипотез исследователи использовали три вида злаковых растений из семейства Мятликовые: Austrostipa scabra, Microlaena stipoides и Rytidosperma geniculatum.
Семена растений были очищены от шелухи и обрабатывались или не обрабатывались салициловой кислотой. Для доставки СК семенам использовались два метода: пропитка семян в растворе СК и обработка с помощью распыления раствора СК с последующей сушкой до образования твердой корки на семенах.
Результаты
Способ обработки семян влияет на результат в лабораторных условиях. Семена, обработанные методом распыления до образования корки, показали себя лучше, чем контрольные без какой-либо обработки, а пропитывание семян СК показало негативное влияние на всхожесть и созревание семян.
Применение салициловой кислоты в полевых условиях уже не дает такого наглядного результата. Обработка семян незначительно увеличивает всхожесть, при этом сохраняя такую тенденцию, что пропитанные семена показывали худшие результаты по сравнению с необработанным контролем и напылением СК.
Гипотеза о повышении выживаемости семян, обработанных СК, подтвердилась. Обработка семян СК явно коррелировала с увеличением высоты и биомассы растений, как в лабораторных, так и в полевых экспериментах.
Такое улучшение выживаемости может быть связано с множеством факторов, таких как влияние СК на опосредование активных форм кислорода и запуск процессов, связанных с защитой, а также её влияния на продуктивность и рост.
В ранее опубликованных исследованиях сообщалось, что наружно применяемая СК увеличивала развитие корней, но рост корней в этом исследовании не оценивался. Тем не менее, как показывает это исследование, эффекты доставки экзогенной СК всё ещё сохраняются спустя месяцы после её применения. Салициловая кислота, абсорбированная через семя (впитывание) или через появляющийся корешок и корни (образование корки), может быть преобразована в глюкозид СК и перенесена в вакуоль для хранения и последующего использования. Глюкозид СК может быть мобилизован и перемещен по растению после превращения в метилсалицилат, и в конечном итоге он снова превратится в СК при необходимости.
Это исследование показало, что покрытие семян салициловой кислотой может улучшить выживаемость трёх видов австралийских трав, используемых в программах восстановления. Однако необходимы дальнейшие исследования для оценки способности покрытия СК для повышения устойчивости растений к различным биотическим и абиотическим стрессам, таким как экстремальные температуры, засоление, патогены и гербициды. Более того, покрытие СК в сочетании с другими полезными соединениями следует тестировать на приоритетных для восстановления видах, потому что их совокупное влияние на прорастание семян, всхожесть, рост и укоренение растений может улучшить успешное внедрение местных семян на деградировавшие ландшафты, что в конечном итоге позволит обеспечить эффективное восстановление биотопов.
Источник: PLOS ONE