Доцент вуза Марина Ефимова рассказывает: главная причина, по которой государство готово вкладывать миллионы рублей в сельское хозяйство, – это обеспечение безопасности. Причем речь не только о том, что качественными и полезными должны быть продукты питания. Вопрос еще и в том, что опасный картофель может заразить и окружающий его слой почвы, а оттуда вредные вещества попадут в другие растения.
"Недавно рассказывали: высадили в почву нечаянно импортный картофель, а потом взяли химический анализ почвы и удивились, что там обнаружилось. Неизвестно, как получают клубни импортные. Это может стоить дорого, может – дешево, но неизвестно, что это собой представляет – ведь предпринимателю нужно заработать, а вырастить урожай на "химии" пока гораздо дешевле, чем другими методами", – пояснила Ефимова.
По ее мнению, основная проблема в том, что не определены требования к качеству картофеля.
"Эта проблема не только в России – не разработаны ГОСТы во всем мире. Есть ГОСТы только по шести вирусам: их не должно быть, и все. Но помимо них еще есть много всего опасного – бактериозы, раковые заболевания, тяжелые металлы…", – пояснила собеседница агентства.
Кроме разработки требований к качеству картофеля, в России рассматриваются перспективы распространения отечественного проверенного материала. Его разработкой и внедрением новых технологий в картофелеводство в стране могут заниматься несколько крупных центров, объединяющих бизнес и науку.
Ученые ТГУ предлагают обрабатывать растения брассиностероидами – гормонами класса стероидов.
"Чем мне нравятся стероидные гормоны – они увеличивают и урожай, и продуктивность, потому что обычно один препарат делает либо то, либо другое", – пояснила научный интерес Ефимова.
Первый брассиностероид – брассинолид – был выделен американскими учеными почти 40 лет назад. Чтобы получить всего 40 миллиграммов этого соединения исследователям понадобилось 226 килограммов пыльцы рапса. С тех пор были получены десятки видов этих гормонов, причем ученые научились не только выделять их из растений, но и синтезировать.
"Почему они неопасны: синтезируемые химиками стероидные гормоны являются аналогами природных, которые содержатся во всех продуктах растительного происхождения. В отличие от большинства химических стимуляторов, данные соединения нетоксичны, быстро используются и не накапливаются растением. Причем действующая концентрация брассиностероидов очень низкая, гораздо ниже, чем для других "классических" гормонов растений", – отметила Ефимова.
Она пояснила, что в настоящее время различные типы стероидов (не только фитогормоны, то есть полученные из растительного сырья, но и другие) применяются для самых разных целей.
"Считается, что брассиностероиды могут выводить радионуклиды. Сейчас на основе стероидных фитогормонов разрабатывают препараты для лечения онкологии. А еще люди едят стероидные гормоны, чтобы накопить мышечную массу. А растительные брассиностероиды – это вообще натуральное сырье: их проглотил, а они разрушились – все равно, что съел морковку", – пояснила собеседница агентства.
Несмотря на то, что брассиностероиды изучают по всему миру, в России с ними также работают несколько коллективов. Однако у исследователей из ТГУ есть ряд преимуществ.
В частности, еще 20 лет назад томские ученые поражали зарубежных коллег, в том числе продвинутых японцев, разнообразием изучаемых брассиностероидов.
Сейчас томичи работают совместно с белорусскими коллегами-химиками: в Институте биоорганической химии и стероидов в Минске создают новые фитогормоны, а в Томске проверяют – насколько они эффективны и для какого сорта какого растения лучше подходят. Часть препаратов уже несколько лет используются в России и за рубежом, в том числе, в КНР.
И если другие российские коллективы изучают процессы, вызываемые брассиностероидами, только на одном уровне, то в ТГУ проводят комплексную оценку, в том числе на физиологическом и молекулярном уровнях.
Томичи проверяют работу гормонов на разных типах растений. В первую очередь реакцию на стероиды проверяют у арабидопсиса – "белых мышках" ботаников. Дело в том, что у этого растения был расшифрован геном, а значит, можно получать множество сортов-мутантов – например, тех, у которых отсутствует свой брассиностероид.
Ученые также оценивают работу гормонов в разных условиях – при засухе, в холоде, на свету разного спектрального состава и интенсивности.
"Растениям достаточно кратковременной обработки, чтобы мобилизовать их защитные свойства и повысить продуктивность. Стероидами мы обрабатываем на поздних стадиях и совсем чуть-чуть – сейчас работаем с концентрацией 10 в минус 12 степени. Это меньше, чем нано – нано огромная концентрация, а для стероидных гормонов этого не нужно", – пояснила Ефимова.
Опыты позволили ученым ТГУ выяснить, что обработка различными гормонами позволяет целенаправленно изменять свойства растения. "Это не генетические изменения, это мы растению подсказываем, что нам от него нужно, и получаем. Такой "психолог" для растения", – пояснила Ефимова.
Например, ученые ТГУ вместе с московскими коллегами смогли первыми доказать, что возможно "внушить" растениям, что они находятся не в темноте, а на свету – брассиностероиды активируют гены, отвечающие в основном за участие растения в фотосинтезе. Этот процесс обычно происходит только на свету, но гормоны могут запускать его даже в темноте.
Они также выяснили, что при существующих методах и препаратах лучше всего обрабатывать растения брассиностероидами не заранее, а в то время, когда они испытывают стресс или сразу после него.
"Как себя должно вести умное растение во время стресса? Прекратить расти и начать защищаться. А брассиностероиды могут мобилизовать ресурсы и направить их в нужное русло, повлиять на синтез ДНК и белков и инициировать изменения, благодаря чему растение может подстроиться под новые условия, и у него появятся силы развиваться", – уточнила Ефимова.
Ученый пояснила, что главное, от чего страдает растение во время стресса – это водный дефицит. Помимо прочего, стероиды удерживают влагу в растении, снижая уровень стресса. Благодаря этому "пациент" не так остро реагирует на неблагоприятные условия и не тратит поддерживающую его энергию на синтез новых молекул.
Она также добавила, что томские ученые выяснили еще один парадоксальный факт, отражающий нетипичные регуляторные эффекты брассиностероидов у растений. Например, если содержание собственных брассиностероидов у растения в норме, то обработка их гормоном включает дополнительную защиту от стресса. А вот если гормона изначально не хватает, например, за счет мутации, то при стрессовом воздействии растение также запускает компенсаторные механизмы защиты.
В этом году коллектив ученых ТГУ и Института биоорганической химии и стероидов получил грант Российского научного фонда в размере 18 миллионов рублей. К 2018 году они должны подобрать технологию и гормональные средства для выращивания раннеспелого и среднеспелого картофеля в Томской области и показать механизмы, вовлеченные в процесс на разных этапах и в разных условиях.
"Рассматриваем окислительный, осмотический и другие виды стресса, что происходит в этих условиях. Например, если мы воздействуем на клубни тяжелыми металлами, нужно не допустить накопления тяжелых металлов", – пояснила Ефимова.
Она отметила, что результаты работы позволят получать максимально богатый урожай гарантированно здорового и безопасного картофеля вне зависимости от того, в каких условиях его будут выращивать. Работа ведется в несколько этапов, так как результат должны показать не лабораторные растения, а образцы, высаженные в почвенные условия.
"Мы выращиваем мини-клубни на гидропонике, это супер-супер элита. Потом мы переносим их на почвы, загрязненные солями тяжелых металлов, как образец, и мы должны получить урожай гораздо выше, чем дают обычные мини-клубни, не обработанные этим гормоном. Но если в нормальной почве выращивать, тогда должен быть еще выше результат", – пояснила ученый.
Ефимова добавила, что также исследователи стремятся найти способ, который позволил бы обрабатывать растения не во время стрессовых ситуаций, а в начале сезона – это будет гораздо удобнее для фермеров.
По ее словам, параллельно команда химиков пробует разные схемы синтеза, чтобы максимально снизить стоимость препаратов и при этом сделать их более эффективными для тех или иных сортов растений.
