Лаборатория экспрессии генома растений
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН
Лаборатория экспрессии генома растений
Научное достижение: Впервые показано, что пониженная влажность воздуха снижает активность фотосистем 1 и 2 и угнетает рост растений при тепловом стрессе.
Авторы: Лысенко Е.А. (ИФР РАН), Козулева М.А. (ИФР РАН), Клаус А.А. (ИФР РАН), Кузнецов В.В. (ИФР РАН), Пшибытко Н.Л. (Белорусский государственный университет, Минск).
Опубликовано в: Lysenko, Kozuleva, Klaus, Pshybytko, Kusnetsov (Jan 2023) Lower air humidity reduced both the plant growth and activities of photosystems I and II under prolonged heat stress. Plant Physiol Biochem, 194:246-262. doi.org/10.1016/j.plaphy.2022.11.016 Q1, IF=5.437.
Глобальное потепление ведет к аридизации части природных и сельскохозяйственных территорий. В последние годы осознанно совместное действие повышенной температуры и засухи; однако, засуха рассматривается исследователями исключительно как недостаток воды в почве. Роль недостатка влаги в воздухе оставалась неизвестной.
Были смоделированы условия «засухи только в воздухе». Растения ячменя и кукурузы выращивали на неисчерпаемом источнике водной среды в контрастных условиях влажности воздуха: высокой (нормальной) и низкой («сухой»). Пониженная влажность воздуха снижала активность фотосистемы 2 (ФС2) и фотосистемы 1 (ФС1). Ингибирующее влияние было небольшое; его проявление зависело от общего состояния растений.
В нормальных условиях (24ºС), пониженная влажность воздуха немного уменьшала активность ФС2 и ФС1, но это не сказывалось на росте растений. При мягком тепловом стрессе (37ºС) наблюдалась активация ФС2 и ФС1, поэтому эффект влажности воздуха отсутствовал. При нормальном тепловом стрессе (42ºС), пониженная влажность воздуха немного уменьшала как активность ФС2 и ФС1, так и рост растений. При экстремальном тепловом стрессе (46ºС), сухой воздух усиливал действие температуры; сильно уменьшалась активность ФС2 и ФС1 и сильно ухудшалось физиологическое состояние растений, а растения ячменя погибали при небольшом продлении воздействия.
Полученные результаты демонстрируют, что влажность воздуха является важным компонентом высокотемпературного стресса и, по-видимому, засухи.
Рисунок: показывает активность фотосистем при 46ºС в условиях высокой (НН) и низкой (LH) влажности воздуха. А — относительный квантовый выход ФС2 [X(II)] при единственной интенсивности света (метод IC); В — квантовый выход ФС1 [Y(I)] при различных интенсивностях света (метод RLC), во врезке увеличены малые значения. Синий цвет — ячмень (Hv), красный цвет — кукуруза (Zm). Достоверность отличия: * - между вариантами ячменя; # - между вариантами кукурузы.