Том 7, №4

Данный обзор посвящен перспективному для России культурному растению - амаранту. Из 75 видов амарантов в качестве овощных, кормовых, зерновых, лекарственных и декоративных растений культивируются 12 видов, из которых наибольшее распространение получили Amaranthus caudatus, Amaranthus cruentus и Amaranthus tricolor. Отличительной особенностью амаранта от многих других сельскохозяйственных культур является повышенная стрессоустойчивость этого растения, которая способствует сохранению его высокой продуктивности даже в таких условиях среды, при которых у многих других культур получение урожая невозможно. В связи с этим, амарант рассматривается как перспективное для генной инженерии растение, которое может стать потенциальным донором генов при создании стрессоустойчивых трансгенных растений. В листьях и зернах амаранта содержатся вещества, несущие высокую питательную ценность и в первую очередь это белки, сбалансированные по содержанию незаменимых аминокислот, поэтому амарант имеет большие перспективы для использования в качестве кормовой культуры и для пищевых целей. Амарант также может найти применение в медицинских целях, так как экстракты этого растения обладают антиоксидантными и противовоспалительными свойствами. Отечественные селекционеры ведут довольно интенсивные работы по выведению новых зерновых, силосных, овощных и декоративных сортов этой культуры, однако для увеличения продуктивности амаранта могут быть использованы не только методы селекции, но и современные методы генной инженерии. Методы трансформации амаранта пока остаются в основном неразработанными, в литературе имеются данные лишь о трех работах по созданию трансгенных растений амаранта. Нами в свою очередь была освоена и отработана технология трансформации амаранта методом погружения цветков. Овладение такой методикой позволяет планировать работы по созданию отечественных ГМ-сортов амаранта, которые должны характеризоваться, в первую очередь, повышенной холодоустойчивостью, улучшенными параметрами роста вегетативных органов, а также повышенной урожайностью зерна и, в особенности, увеличением содержания масла в семенах.

В обзоре освещается история знакомства европейцев с латексом некоторых деревьев Нового света, а также вопросы зарождения и развития каучукоделия, начиная с XVIII века и до наших дней. Обращено внимание на имевшую место путаницу в описании первых каучуконосов. Отмечен вклад ряда ученых и изобретателей в изучение каучука и его продвижения в качестве важнейшего сырья для многих групп промышленных товаров. Кратко рассматриваются химическое строение каучука и пути биосинтеза в растениях. Значительное внимание в данном обзоре уделено описанию разнообразия каучуконосных растений, из которых, помимо гевеи Hevea brasiliensis (Willd. ex A. Juss.) Muell.-Arg., промышленными каучуконосами могут считаться гваюла Parthenium argentatum Gray, кок-сагыз Taraxacum kok-saghyz Rodin. Отмечается перспективность для коммерческого использования и крым-сагыза или одуванчика осеннего Taraxacum hybernum Steven. Затронут вопрос аллергенности отдельных каучуков. Несмотря на то, что производство искусственного каучука продолжает увеличиваться, спрос на натуральный каучук сейчас с каждым годом заметно растет. Искусственный каучук в целом уступает по качеству натуральному, причем последний незаменим при производстве шин, испытывающих повышенные нагрузки. Поэтому современная резиновая промышленность все больше нуждается в натуральном каучуке, который в основном производится из гевеи. Практически мировыми монополистами по производству натурального каучука из гевеи являются лишь несколько стран Юго-Восточной Азии и Африки. В связи с этим существует опасность повышения мировых цен на натуральный каучук ввиду многочисленных причин, например массовой гибели плантаций гевеи, которую может вызвать ее естественный вредитель грибок-аскомицет Microcyclus ulei , внесенный в ООНовский список биологического оружия. В этой связи представляются весьма актуальными исследования, направленные на возможность возделывания каучуконосов на территории России в современных условиях, с учетом накопленного в 30-40-х годах прошлого века в СССР и США опыта, а также опираясь на достижения биотехнологической науки века нынешнего. Отмечается интерес Европы к возделыванию в странах Европейского союза гваюлы и кок-сагыза, для чего был создан специальный Консорциум EU-PEARLS. В целом, изученная нами литература охватывает почти 500-ти летний период и включает первую научную публикацию по каучуку 1751 г. написания, а также современные работы, выполненные с использованием молекулярно-биологических методов. В трех Приложениях к статье в хронологическом порядке приведены наиболее знаковые события, связанные с каучуком, а также перечень растений-каучуконосов, характеризующихся относительно высоким содержанием каучука, и основные страны-производители натурального каучука.

Изучали влияние засухи на развитие боковых корней растений ячменя и роль фитогормонов в регуляции этого процесса. Была обнаружена контрастная ростовая реакция корней на умеренный и сильный дефицит воды: умеренный дефицит воды стимулировал, а сильный - подавлял ветвление корней растений. Выявлено, что абсцизовая кислота (АБК) играет двойственную роль в зависимости от уровня ее накопления в ответ на дефицит воды разной напряженности. В результате непосредственного действия этого гормона на активность аквапоринов гидравлическая проводимость увеличивается при умеренном дефиците воды, а его ингибирующее действие на ветвление - опосредованно снижает способность корней поглощать и проводить воду при интенсивной засухе.

Изучено влияние внесения в ризосферу растений салата ауксин продуцирующих бактерий на динамику роста и содержание ауксинов в побегах и корнях при разной плотности посадки растений (одно и три растения в вегетационном сосуде). Быстрая ростовая реакция заключалась в увеличении отношения масс побег/корень как у растущих по три в горшке конкурирующих растений, так и у одиночно растущих растений, обработанных продуцирующими ауксины бактериями. Последние также характеризовались увеличением соотношения площади листьев к их массе. Через две недели после внесения в ризосферу бактерий наблюдали уменьшение массы побегов и корней у обработанных и необработанных бактериями конкурирующих растений. Накоплению массы одиночно растущих обработанных бактериями растений предшествовало накопление ауксинов в корнях. Обсуждается роль ауксинов в регуляции роста растений в условиях конкуренции.

Показано снижение транспирации и водного потенциала листа, накопление абсцизовой кислоты (АБК) и уменьшение содержания цитокининов в растениях ячменя под влиянием дефицита воды, вызванного добавлением нейтрального осмотика полиэтиленгликоля (ПЭГ 6000) в питательный раствор. Удаление фосфатов из питательного раствора также снижало транспирацию и водный потенциал листьев и стимулировало накопление АБК в растении, но в меньшей степени, чем добавление ПЭГа, а содержание цитокининов в корнях при этом резко возрастало. Осмотический стресс вызывал меньшее нарушение водного обмена у дефицитных по фосфору растений, что было обусловлено повышением гидравлической проводимости и накоплением осмотически активных веществ в корнях растений. Обсуждается роль абсцизовой кислоты в регуляции гидравлической проводимости и цитокининов - в связи с накоплением осмотиков.