Växter finns under varierande och ofta ogynnsamma miljöförhållanden, vilket kräver att en mängd olika adaptiva mekanismer fungerar för deras överlevnad under inverkan av stressorer. Studiet av sådana adaptiva mekanismer och att identifiera sätt att kontrollera dem öppnar breda utsikter för att rädda jordbruksgrödor under torka och höga temperaturer, sjukdomsutveckling, skadedjur och andra faktorer som hotar växtlivet. För närvarande, de allra flesta forskare är involverade i studiet av relativt långsamma anpassningsprocesser som utvecklas under loppet av timmar, dagar och veckor. Dock, vid en snabb utveckling av stressorer, sådana adaptiva svar kanske inte är tillräckligt effektiva. Därför, det är viktigt att identifiera mekanismer som leder till utvecklingen av adaptiva förändringar inom minuter eller tiotals minuter efter stressfaktorns uppkomst.
En sådan mekanism är relaterad till växternas elektriska reaktioner, som är föremål för forskning gjord av Vladimir Sukhov, docent vid institutionen för biofysik, Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod, och hans kollegor. De har publicerat en artikel, "Högtemperaturtolerans för fotosyntes kan kopplas till lokala elektriska svar i ärtblad, " i Gränser i fysiologi , som en del av ett separat forskningsämne fokuserat på intercellulära elektriska signalers roll i anpassning och kommunikation av växter.
Forskarna har för första gången visat att en måttlig ökning av bladtemperaturen inducerar utvecklingen av små elektriska svar som varar i flera minuter. I ungefär hälften av experimenten sådana reaktioner observeras även när bladtemperaturen ökar till endast 30°C, d.v.s. under förhållanden typiska för sommarperioden. En mer intensiv uppvärmning (upp till 40°C och 45°C), vilket motsvarar extremt höga temperaturer under sommarsäsongen, orsakar ytterligare elektriska reaktioner i växtbladen. Detta resultat är av grundläggande betydelse, sedan i tidigare studier, de elektriska svaren inducerades genom att värma växtdelarna till en temperatur över 50°C. Forskarna undrade om elektriska reaktioner som uppstår under stark uppvärmning kan observeras under naturliga förhållanden eller i fält. Resultaten av forskare från Nizhny Novgorod visar att detta är mycket troligt.
Dock, det faktum att en elektrisk respons genereras bevisar inte att den deltar i anpassningsprocessen. Tidigare forskning har visat att elektriska reaktioner orsakade av preliminär kraftig uppvärmning av en växtdel har en märkbar effekt på fotosyntesprocessen i växten som helhet och, särskilt, öka dess motståndskraft mot efterföljande verkan av höga temperaturer. På samma gång, möjligheten av en positiv effekt av de värmeinducerade elektriska svaren på värmebeständigheten i den fotosyntetiska processen krävde ytterligare analys, som utfördes av Dr Sukhov och hans grupp. Det visades att parametrarna för elektriska signaler är nära relaterade till den termiska stabiliteten hos fotosyntesprocessen. Ett högre värmemotstånd observeras för en högre amplitud av elektriska svar, med ett större antal sådana reaktioner som inträffar under uppvärmning, och även i fallet med en lägre temperaturtröskel för utvecklingen av det elektriska svaret. Resultaten visar att genereringen av elektriska reaktioner spelar en viktig roll för att öka den termiska stabiliteten för fotosyntetiska processer i växtblad. Dessutom, utvecklingen av en sådan effekt kräver inte extremt höga temperaturer, och kan uppstå under en vanlig varm dag.
Resultaten av denna forskning öppnar stora möjligheter för att utveckla metoder för att kontrollera motståndet hos jordbruksväxter mot höga temperaturer genom att kontrollera deras förmåga att generera elektriska reaktioner. Särskilt, när det finns risk för höga temperaturer, som kan uppskattas utifrån en väderprognos, eller vid tidig upptäckt av termiska skador i växter under fältförhållanden, det är tillrådligt att använda metoder som underlättar genereringen av elektriska svar på måttlig uppvärmning av växtblad. En sådan metod består i att behandla växter med stresshormoner, vilket avsevärt kan påverka växternas tillstånd även vid mycket låga aktiva koncentrationer.
Således, Nizhny Novgorod-forskarnas forskningsarbete öppnar vägen för att kontrollera växtresistens genom att reglera elektrogenes. Dock, för att uppnå denna typ av kontroll, det är nödvändigt att implementera ett återkopplingssystem som möjliggör tidig diagnos av temperaturskadan hos en viss växt (eller en grupp av växter) under fältförhållanden för att vidta nödvändiga åtgärder. Den huvudsakliga nuvarande uppgiften för Dr Sukhov och hans team är att skapa ett sådant system baserat på registrering av reflekterande index av löv.
