Исследователи из России приблизились к пониманию механизмов ускоренного роста растений при использовании светопреобразующих покрытий. Результаты работы ученых опубликованы в журнале Optics Express.

Светопреобразующие текстильные покрытия для растений ранее разработали и испытали ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН вместе с коллегами из Института фундаментальных проблем биологии РАН и Института синтетических полимерных материалов РАН. При прохождении через них солнечного света получается оптимальный спектральный спектр излучения, помогающий росту растений. Этот эффект достигается за счет присутствия в составе агротекстиля фотолюминофорных частиц, которые преобразуют часть солнечного ультрафиолетового излучения в свет красной области спектра.

Укрытые таким материалом растения развиваются намного быстрее и набирают в среднем на 30% — 40% биомассы больше культур, покрытых обычным спанбондом. Это получается за счет более эффективного поглощения солнечного света. Помимо этого растения в эксперименте показали уменьшеную скорость транспирации листа, что может быть полезным при засушливом климате.

Исследователи провели анализ не только биологических и физических данных, но и биотехнологических. В результате авторы пришли к выводу, что наиболее вероятный механизм «включения» процессов фотобиостимуляции растений может связан с фотоактивацией микробиома растений. Однако, оставался открытым вопрос о том, как свет доходит до корней через почву и стимулирует бактерии не только в тонком слое на поверхности, но и в глубине.

«Более ранние работы показали, что стебли растения могут работать как световоды для дальнего красного света. При освещении растений такой свет достигает корней. Мы предположили, что проникновение света в корень приводит к тому, что микроорганизмы, живущие на нем или рядом с ним, каким-то образом могут воспринимать это излучение как сигнал и настраиваться на него», — поясняет один из авторов исследования, ведущий научный сотрудник ИТЭБ РАН Роберт Храмов.

Авторы новой работы показали значительную роль микробиома в фотобиостимуляции растений. Теперь исследователи планируют научиться управлять сообществами микроорганизмов с помощью света. Использование этого процесса откроет новые горизонты в самых разных областях науки и техники.