Плазмовий газ допомагає захистити рослини від патогенів
Спалах блискавки та танець полярних сяйв містять четвертий стан речовини, відомий як плазма, яку дослідники використовували для виробництва газу, який може активувати імунітет рослин проти широко поширених хвороб.
Команда з Університету Тохоку в Японії опублікувала свої висновки у PLOS ONE.
«Наразі хімічні пестициди є основою боротьби із хворобами у сільському господарстві, але вони можуть забруднювати ґрунт та завдавати шкоди екосистемі», — сказав автор статті Сугіхіро Андо, доцент Вищої школи сільськогосподарських наук Університету Тохоку. «Нам необхідно розробити технології боротьби із хворобами рослин, які допоможуть створити стійку сільськогосподарську систему. Використання імунітету рослин — один із найефективніших методів боротьби з хворобами, оскільки він використовує вроджену стійкість рослин і має низький вплив на навколишнє середовище».
Вчені з Університету Тохоку використовували плазму для виробництва газу, який допомагає рослинам боротися з поширеними хворобами. Фото: Університет Тохоку.
Використовуючи свій раніше розроблений пристрій, який витягує плазму з повітря, дослідники виробили п'ятиокис азоту, реактивну форму азоту (RNS). Ця молекула пов'язана з активними формами кисню (АФК) у тому сенсі, що вони ушкоджують клітини та викликають специфічні стресові реакції в організмах.
"Добре відомо, що реактивні форми є важливими сигнальними факторами в імунній відповіді рослин, але специфічна фізіологічна функція п'ятиокису азоту погано вивчена", - сказав Андо. «Рослини виробляють реактивні види як захисну реакцію, коли вони сприймають інфекційний стимул від патогену. Реактивні види, що генеруються, функціонують як сигнальні молекули, які сприяють активації імунітету рослин».
За словами Андо, реактивні форми пов'язані з гормонами рослин, такими як саліцилова кислота, жасмонова кислота та етилен, які допомагають регулювати імунітет рослин, але фізіологічна функція п'ятиокису азоту погано вивчена.
"Оскільки відомо, що реактивні види відіграють важливу роль в імунітеті рослин, ми проаналізували, що атмосферний вплив на рослини п'ятиокису азоту може підвищити стійкість до хвороб", - сказав Андо.
Дослідники піддавали дослідженню крес-салат, невелику рослину, що зазвичай використовується як модельна система для наукових досліджень, впливу п'ятиокису азоту протягом 20 секунд на день протягом трьох днів. Потім рослини заражали одним із трьох поширених патогенів рослин: грибком, бактерією або вірусом. Рослини з грибком або вірусом демонстрували пригнічений розвиток патогену, тоді як рослини з бактерією мали таку ж проліферацію, як і контрольні рослини.
"Ці результати показують, що вплив газоподібного п'ятиокису азоту може контролювати захворювання рослин залежно від типу патогену", - сказав Андо.
Генетичний аналіз показав, що газ специфічно активував сигнальні шляхи жасмонової кислоти та етилену і, мабуть, приводив до синтезу антимікробних молекул, які, за словами Андо, могли сприяти стійкості до хвороб.
"Газ п'ятиокису азоту можна використовувати для активації імунітету рослин і боротьби з хворобами рослин", - сказав Андо. «Завдяки плазмовій технології газ можна виробляти з повітря та електрики без використання спеціальних матеріалів. Газ також можна перетворити на азотну кислоту при розчиненні у воді і використовувати як добрива для рослин. Ця технологія може сприяти будівництву стійка сільськогосподарська система як чиста технологія з мінімальним впливом на довкілля».
Далі дослідники планують вивчити, як їхня технологія працює з сільськогосподарськими культурами та при вирощуванні в теплицях.
Також читайте: