Замачивание сои с молекулой счастья как новый способ обработки

Замачивание сои с молекулой счастья как новый способ обработки 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.

agroxxi.ru