эксклюзив
Обработка семян сои экзогенным триптофаном, который преобразуется в серотонин – известную «молекулу счастья», протестирована бразильскими учеными.
Оказывается, не только для человека важен серотонин для хорошего настроения. Любит его и соя, выяснила группа исследователей из Лабораторий минерального питания растений и сельскохозяйственной микробиологии Федерального институт Гояно — кампус Рио-Верде, Бразилия, в сотрудничестве с экспертами компании Simple Agro Corporation.
«Постоянно проводятся исследования, чтобы найти способы повышения жизнеспособность семян сои. Более высокий процент всхожести семян способствует сильному и равномерному развитию сеянцев, которые демонстрируют лучшую производительность в полевых условиях, — пишут авторы в статье, опубликованной в журнале Agronomy 2023 на портале MDPI. — Тем не менее, стоит отметить, что развитие семян включает в себя хорошо скоординированные, но сложные сигнальные пути, связанные с мобилизацией резервов, удлинением и делением клеток и элиминацией активных форм кислорода. Эта передача сигналов стимулирует рост зародышевой оси, что приводит к развитию проростка из семени, находящегося в латентном/спящем состоянии, и включает упорядоченную последовательность метаболических активностей, инициируемых замачиванием.
Метаболическая активация, вызванная поступлением воды, снижает жесткость покровов, интенсифицирует частоту дыхания, газообмен, транскрипцию и трансляцию новых мРНК, синтез и активность ферментов и гормонов.
Активация ферментов при замачивании связана с метаболизмом первичных молекул. Так, происходит снижение содержания крахмала в эндосперме и повышение уровня растворимых сахаров, таких как глюкоза, фруктоза и мальтоза. Эти важные углеводы обеспечивают уровень энергии, необходимый для процесса прорастания.
С другой стороны, выход из состояния покоя за счет поглощения воды запускает биохимические и клеточные процессы, сопровождающиеся образованием активных форм кислород (особенно Н2О2 и малонового диальдегида — МДА). Эти АФК, по-видимому, играют важную роль в мобилизации резервов за счет окислительных модификаций белков. Таким образом, протеом и транскриптом семени могут быть ремоделированы путем селективного окисления, вызывая перераспределение резервов на быстрорастущую ось и зародыш, стимулируя прорастание.
В дополнение к первичному молекулярному и окислительному метаболизму фитогормоны также играют важную роль в процессе прорастания. Среди них ауксины действуют непосредственно на механизмы удлинения и клеточного деления, обеспечивая рост эмбриональной оси.
Однако, прямое применение фитогормонов в качестве индукторов прорастания вызывает большие сомнения, поскольку даже небольшой дисбаланс чреват резкими эффектами, ставящим под угрозу приживаемость рассады.
Таким образом, в данном исследовании была проверена гипотеза о экзогенном поступлении триптофана – предшественнике серотонина. Серотонин идентифицирован как молекула, модулирующая клеточный метаболизм у растений, участвующая в различных морфофизиологических процессах, включая реакцию на стресс, рост и развитие.
Семена сои подвергали воздействию растворов для замачивания, содержащих различные концентрации аминокислоты (0, 25, 50, 100 и 200 мкМ), и проростки оценивали через три периода времени: через 8 часов после посева и через 5 и 14 дней после посева.
Обработанные семена показали лучшую всхожесть, а проростки показали большую энергию, и эти параметры увеличивались с увеличением концентрации триптофана. Активность ферментов метаболизма крахмала (α- и β-амилазы) была выше по сравнению с контролем, что приводило к увеличению содержания сахарозы, редуцирующих сахаров и общего растворимого вещества — собой важный метаболический эффект для проростков.
С другой стороны, индукция всхожести и энергии, стимулируемая экзогенным триптофаном, в проростках сои происходила за счет стимуляции метаболических путей окислительного стресса, что приводило к увеличению концентрации H2 O 2, малонового диальдегида и пролина в тканях. Кроме того, это привело к увеличению активности антиоксидантных ферментов супероксиддисмутазы и аскорбатпероксидазы. Эти параметры реагировали на увеличение поставляемых концентраций триптофана. Таким образом, метаболический стресс в семенах сои, вызванный ауксином, по-видимому, является важным индуктивным путем для прорастания и жизнеспособности семян сои».
По статье группы авторов (Рафаэль Баррос Кейрос, Лаяра Александр Бесса, Рониэль Джеральдо Авила, Дамиана Соуза Сантос Аугусто, Марилен Сильва Оливейра, Лучиана Кристина Виторино), опубликованной на портале www.mdpi.com.