Плазменный газ помогает защитить растения от патогенов

Вспышки молнии и танцы полярных сияний содержат четвертое состояние вещества, называемое плазмой, которое исследователи использовали для производства газа, повышающего иммунитет растений к широкому спектру заболеваний.
Команда из Университета Тохоку в Японии представила свои выводы 24 июня на конференции PLOS ONE.
«Химические пестициды в настоящее время являются основным средством борьбы с болезнями в сельском хозяйстве, но они могут загрязнять почву и наносить вред экосистеме», — сказал Сугихиро Андо, доцент Высшей школы сельского хозяйства Университета Тохокуи. Использование иммунитета растений является наиболее эффективным способом борьбы с болезнями, поскольку он использует преимущества естественной устойчивости растений и оказывает меньшее воздействие на окружающую среду.
Используя ранее разработанное устройство, извлекающее плазму из воздуха, исследователи произвели реактивную форму азота (RNS, пятиокись азота). Эта молекула актуальна в том смысле, что активные формы кислорода (АФК) повреждают клетки и вызывают у организмов специфические реакции на стресс.
«Хотя хорошо известно, что реактивные формы являются важными сигнальными факторами в иммунных реакциях растений, специфические физиологические функции оксида азота плохо изучены. Когда растения ощущают инфекционный стимул от патогена, они генерируют реактивные виды в качестве защитной реакции. Генерируемые реактивные виды действуют как сигнальные молекулы, которые способствуют активации иммунитета растений».
Реактивный тип связан с гормонами растений, такими как салициловая кислота, жасмоновая кислота и этилен, которые помогают регулировать иммунитет растений, но физиологическая функция оксида азота плохо изучена.
Реактивные виды играют важную роль в иммунитете растений, поэтому ученые проанализировали, что воздействие на растения пятиокиси азота в атмосфере может повысить устойчивость к болезням.
Исследователи подвергали кресс-салат, небольшое растение, обычно используемое в качестве модельной системы для научных исследований, воздействию пятиокиси азота в течение 20 секунд в день в течение трех дней. Затем растения заражали одним из трех распространенных патогенов растений: грибами, бактериями или вирусами. Растения с грибами или вирусами показали подавленное развитие патогенов, тогда как растения с бактериями показали такой же рост, как и контрольные растения.
Эти результаты показывают, что воздействие газообразной пятиокиси азота может контролировать болезни растений в зависимости от типа патогена.
Генетический анализ показал, что газ, по-видимому, специфически активирует сигнальные пути жасмоновой кислоты иэтилена, что приводит к синтезу противомикробных молекул, которые, возможно, способствовали наблюдаемой устойчивости к болезням.
Благодаря плазменной технологии мы можем создавать газ из воздуха и электричества без использования специальных материалов. Газ можно растворять в воде и превращать в азотную кислоту, которую также можно использовать в качестве удобрения для растений. Как чистую технологию с низким воздействием на окружающую среду, мы можем внести свой вклад в создание устойчивой сельскохозяйственной системы.
Затем исследователи изучат, как их метод работает при выращивании в культурах и теплицах.