В засолённой почве проростки пшеницы остаются без хлорофилла.

Давно не секрет, что сельскохозяйственные культуры плохо растут на засолённых почвах. Собственно, на них вообще всё плохо растёт, кроме растений-галофитов, которые за тысячелетия эволюции научились справляться с избытком соли в земле. При этом уже сейчас в той или иной степени засолёнными считаются 5–7% пахотных земель.

(Фото: Lucas Marconnet / Unsplash.com) 

Отчасти избыток солей обусловлен естественными процессами, отчасти это происходит по недосмотру людей. Например, зимой на дороги вываливается огромное количество противогололёдной соли, часть которой, растворившись и попутешествовав с водой по окрестным землям, так в почве и остаётся. Но хотя про вред лишних солей давно известно, могут быть нюансы — например, в том, какие соли более опасны, а какие менее, как они влияют на растения на разных стадиях развития, как они влияют на разные виды сельскохозяйственных культур и т. д.

Сотрудники Будапештского университета и Ягеллонского университета пишут в журнале Planta о том, как разные соли действуют на прорастающую пшеницу. Зерно прорастает под землёй, и пока оно остаётся в темноте, в нём не синтезируется хлорофилл. Тем не менее, у проростков всё же есть хлоропласты — клеточные фотосинтетические органеллы. Без хлорофилла они окрашены в желтоватый цвет, и в таком виде зовутся этиопластами. Когда растение выбирается на свет, хлорофилл начинает синтезироваться, и включается фотосинтез.

В эксперименте пророщенную пшеницу держали одиннадцать дней в полной темноте, потом полтора часа обрабатывали разными концентрациями разных солей, а потом освещали не очень интенсивным светом. Если с растениями всё было в порядке, они в течение суток зеленели. Высокие концентрации солей, сравнимые, например, с морской водой, полностью подавляли позеленение проростков. Причём структура этиопластов-хлоропластов специфическим образом менялась, в частности под микроскопом было видно, как они набухают.

Высокая соль может вредить клеткам разными способами: например, проникая внутрь, ионы соли заставляют клетку и её органеллы удерживать много воды (откуда и набухание), либо же сами ионы оказываются токсичными. Исследователи пришли к выводу, что структурные изменения в хлоропластах обусловлены преимущественно токсичностью солей, причём особенно это касается ионов натрия (а ионы натрия, напомним, берутся из хлорида натрия NaCl, или поваренной соли). Другие соли — хлорид калия, нитрат калия, хлорид кальция — хотя и подавляли появление хлорофилла, на структуру этиопластов-хлоропластов влияли слабее.

И в целом, если говорить о разных солях, то ионы калия оказались менее вредными, чем ионы натрия, а ионы кальция — менее вредными, чем ионы калия. То есть, если иметь в виду безопасные противогололёдные реагенты, то лучше использовать в них соли кальция; хотя при высоких концентрациях солей растениям становится всё равно, кальций там, калий или натрий. Разумеется, эти данные важны не только для земель возле дорог, но и для всех мест, где высок риск солевого загрязнения почвы.