„Стресова памет“ защитава соята от вредители, но забавя растежа ѝ

Соята „запаметява“ преживени стресови ситуации като засушаване и нападения от вредители, за да подготви потомството си с по-ефективни защитни механизми.

Това откритие е резултат от задълбочени изследвания, проведени в Арканзаската селскостопанска експериментална станция и публикувани в научни издания като Plant, Cell & Environment, Plant-Environment Interactions и Environmental and Experimental Botany.

Проучванията показват, че растенията предават адаптивните си реакции на стрес на следващите поколения, без да променят своята ДНК.

Този механизъм, известен като трансгенерационна пластичност, се осъществява чрез епигенетични промени, които контролират начина, по който се разчита генетичната информация.

Значение за селското стопанство

За първи път са изследвани толкова подробно дългосрочните трансгенерационни ефекти при соята – една от най-важните селскостопански култури в света.

Оказва се, че последствията от стреса, причинен от вредители и засушаване, могат да бъдат както положителни, така и отрицателни за потомството.

Ентомологът Рупеш Карият обяснява, че получените данни могат да помогнат на растенията да се справят с бъдещи стресови ситуации с минимални загуби на добив.

„Това ни дава възможност да манипулираме нивото на стрес при соята, за да засилим защитата ѝ в началото на сезона, без да жертваме крайния добив.

Важно е обаче да определим прага, при който стресът от засушаване и вредители ще донесе повече вреда, отколкото полза.’

Екология и икономика

Карият отбелязва, че климатичните промени изострят заплахите от насекоми: „Насекомите стават по-големи и се размножават по-бързо, което налага употребата на повече пестициди – нежелана практика.“

Повишаването на устойчивостта на соята чрез стресова памет може да намали зависимостта от пестициди, което ще донесе значителни екологични и икономически ползи, особено за фермерите, които не могат да си позволят ежегодно закупуване на нови семена.

Предимства и недостатъци на стресовата памет

Многоетапни експерименти са изследвали как „паметта“ на родителското растение (неговата реакция на стрес) се предава на потомството за борба с конкретни видове вредители.

Потомството на стресирани растения дава семена с по-високо съдържание на азот и протеини – ключови показатели за жизнеспособност.

Тези растения имат и повече цветове и по-гъсти трихоми – власинки, които ги защитават от вредители.

Тези положителни ефекти са по-силно изразени, когато родителските растения са били подложени както на засушаване, така и на атаки от насекоми.

Стресовата памет обаче има и обратна страна – подобрена защита, но отслабен растеж.

Потомството на стресирани растения показва по-нисък добив, давайки повече празни шушулки.

Освен това, защитните трихоми намаляват с узряването на растението, което означава, че засилената защита може да е краткотрайна.

С други думи, стресовата памет на соята е нож с две остриета.

Експеримент: гъсеници на мостчета

За да проверят дали насекомите „усещат“ предишен стрес у растенията, учените са свързали растения соя с миниатюрни мостчета.

Оказало се, че вредителите предпочитат здрави растения, които не са изпитвали недостиг на влага. Наблюдавано е как гъсеници на соева нощенка се спират, обръщат глави и често се връщат към по-здравите култури, потвърждавайки „хипотезата за жизнеспособността на растенията“.

Значение на реда на стресовите фактори

Повечето предишни изследвания са разглеждали един стресов фактор, но реалните полеви условия често включват няколко.

Екипът на Карият е подложил соята на последователни атаки от соева и царевична нощенка, получавайки неочаквани резултати. Когато първата атака е от соева нощенка, това води до повишаване на нивото на азот, броя на цветовете и шушулките в потомството, в сравнение със случаите, когато атаките са в обратен ред.

„Не всички вредители подобряват устойчивостта на растенията. Видът, интензивността и комбинацията от стресови фактори определят дали реакцията ще бъде полезна или вредна. Умереният стрес може да повиши устойчивостта, но комбинацията от засушаване и насекоми може да доведе до изтощение и намаляване на добива“, казва ентомологът.

Например, потомството на растения, пострадали и от засушаване, и от вредители, развива повече трихоми, докато последователната атака от насекоми не води до разлика в плътността на трихомите.

Изглежда, че растенията инвестират във физиологична устойчивост, а не във физическа защита. По този начин, засушаването може да бъде ключов фактор, който превръща стреса от полезен във вреден.