Die Technologie zur Gewährleistung der Widerstandsfähigkeit der wichtigsten landwirtschaftlichen Nutzpflanzen gegen Wasserknappheit wird gemeinsam von Wissenschaftlern aus Russland und Weißrussland entwickelt, berichtet der Pressedienst der Staatlichen Universität Tomsk (TSU) am 17. November.
Das Bevölkerungswachstum in der Welt und der globale Klimawandel werfen die Frage der menschlichen Ernährungssicherheit scharf auf. Daten des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) weisen auf einen Trend zur Wüstenbildung und Dürre in vielen Teilen der Welt hin.
Außerordentliche Professorin der Abteilung für Pflanzenphysiologie, Biotechnologie und Bioinformatik des Biologischen Instituts der TSU Marina Efimova sagte:
„Das Problem, das wir mit Kollegen vom Institut für Bioorganische Chemie der Nationalen Akademie der Wissenschaften von Belarus und dem gleichnamigen Institut für Pflanzenphysiologie lösen. KA Timiryazev RAS, ist grundlegend und wird gleichzeitig angewendet.
Wissenschaftler beabsichtigen, natürliche Verbindungen – Steroid-Phytohormone und ihre Derivate – als Werkzeuge zu verwenden, um die Trockenheitsresistenz von Pflanzen und die Resistenz gegen den Salzgehalt des Bodens zu erhöhen.
„Um dieses Werkzeug aber zielgerichtet einzusetzen, ist es notwendig, die von der Natur vorgegebenen Funktionsprinzipien zu entschlüsseln und diese dann in Form der Nanobiotechnologie zu kopieren“, erklärt Marina Efimova.
Die Wissenschaftler interessierten sich für Brassinosteroide – Phytohormone, die für das normale Funktionieren des Immunsystems von Pflanzen verantwortlich sind, insbesondere unter widrigen Bedingungen wie Kälte, zu viel und zu wenig Feuchtigkeit, Krankheiten, Pestiziden und anderen Belastungen.
Gleichzeitig ist es zur Steigerung der Produktivität und Widerstandsfähigkeit von Pflanzen erforderlich, mikro- und nanomolare Konzentrationen von Brassinosteroiden einzusetzen.
„Der Gehalt an Brassinosteroiden in Pflanzen ist extrem gering, was es fast unmöglich macht, sie zu isolieren, daher müssen diese Substanzen chemisch aus verfügbarem Pflanzenmaterial gewonnen werden“, sagte Marina Efimova.
Wissenschaftler des Instituts für Bioorganische Chemie der Nationalen Akademie der Wissenschaften von Belarus sind weltweit führend auf dem Gebiet der Brassinosteroid-Synthese. Daher werden sie in einem gemeinsamen Projekt Derivate solcher Phytohormone mit einer zusätzlichen funktionellen Gruppe synthetisieren, die für die Proteinbindung sorgt.
Zu solchen Gruppierungen werden Forscher die notwendigen Moleküle hinzufügen, die Pflanzen neue Eigenschaften verleihen. Die Wirkung solcher Phytohormone auf Gerste, Raps, Kartoffeln und Arabidopsis, die wenig resistent gegen Trockenheit und Salzgehalt sind, wird von TSU-Biologen untersucht.
Die gemeinsame Arbeit von Wissenschaftlern wird schließlich zur Schaffung von Methoden zur Steuerung der Lebensfähigkeit und Produktivität von Pflanzen unter Verwendung von Bioregulatoren führen. Brassinosteroide sollen bei der Saatgutbehandlung vor der Aussaat und der Wurzelbehandlung von Pflanzen verwendet werden.
Derzeit arbeitet die TSU aktiv an der Entwicklung neuer Ansätze zur Kontrolle der Eigenschaften beliebter Nutzpflanzen mithilfe moderner Genom-Editing-Technologien.
Im Rahmen des strategischen Projekts „Ingenieurbiologie“ wird an der Züchtung hochproduktiver und umweltfreundlicher Nutzpflanzen geforscht. Ihre Ergebnisse werden dazu beitragen, Russlands Ernährungssicherheit zu gewährleisten.