Чем опасно летучее соединение, которое спасает растения от стресса

Изопрен — летучее органическое соединение, которое помогает растениям выживать, но одновременно вызывает серьёзные экологические споры.

Многие растения вырабатывают изопрен как защитную реакцию на стресс, включая засуху, жару и атаки насекомых. Это соединение запускает выработку жасмоновой кислоты — гормона, который отпугивает вредителей, снижая их способность переваривать белки.

Одним из ведущих исследователей изопрена стал профессор Том Шарки из Мичиганского государственного университета (МГУ), посвятивший изучению этого соединения более 40 лет. Его работа помогает понять, как изопрен участвует в формировании устойчивых сельскохозяйственных культур. Например, известно, что он влияет на межвидовые взаимодействия и помогает растениям мобилизовать защитные механизмы.

Однако не все растения вырабатывают изопрен, а те, что вырабатывают, как правило, производят его больше в жаркую погоду. Изопрен в основном содержится в дубах и тополях, но, в отличие от аналогичных молекул в соснах и эвкалиптах, изопрен не имеет запаха.

«Все понимают, как пахнет в сосновом лесу, — сказал Шарки. - В дубовой роще, где больше углеводородов, потому что там вырабатывается много изопрена, вы этого просто не замечаете».

Однако изопрен играет двойственную роль. С одной стороны, он помогает растениям бороться с вредителями и неблагоприятными условиями. С другой — он один из крупнейших природных источников углеводородов в атмосфере. В сочетании с промышленными выбросами изопрен может усугублять загрязнение воздуха и способствовать образованию озона на уровне земли.

В 2022 году в соевых бобах были обнаружены два гена, ответственные за синтез изопрена. Это открытие показало, что даже пищевые сельскохозяйственные культуры могут вырабатывать это вещество в стрессовых условиях. Теперь учёные задаются вопросом: следует ли усиливать производство изопрена ради защиты растений, или, напротив, отключать эти гены с помощью генной инженерии, чтобы снизить вредное влияние на атмосферу?

На фоне климатических изменений и роста агропромышленного сектора, понимание роли изопрена становится особенно актуальным. Необходимо провести дополнительные исследования, чтобы найти баланс между защитой урожая и экологической устойчивостью.

Уточнения

Изопре́н (2-метилбутадиен-1,3) — ненасыщенный углеводород, принадлежащий к диеновому ряду, представляющий собой бесцветную летучую жидкость с характерным запахом.

Жасмо́новая кислота́ (распространённое международное обозначение JA — от англ. jasmonic acid) — растительный гормон из класса жасмонатов.