Исследование киноа опровергает 127-летнюю теорию о странных "водяных шариках"

Растения киноа и многие другие крайне устойчивые растения покрыты странными похожими на воздушные шарики "пузырьковыми клетками" (bladder cells). В течение 127 лет считалось, что они защищают растения от засухи и соли.

Результаты исследований Копенгагенского университета показывают, что это не так. Эти так называемые пузырьковые клетки выполняют совершенно другую, хотя и важную, функцию. Это открытие, вероятно, позволит вывести еще более устойчивые растения киноа, что может привести к гораздо более широкому распространению этой устойчивой культуры по всему миру. Результаты опубликованы в журнале Current Biology.

"Киноа рекламировали как культуру будущего, потому что она богата белками и очень устойчива к засухе и соли, а значит, и к изменению климата. Ученые полагали, что секрет устойчивости киноа кроется в многочисленных эпидермальных пузырьковых клетках на поверхности растения. До сих пор предполагалось, что они служат своего рода солевым отвалом и хранилищем воды. Но это не так, и у нас есть веские доказательства", — говорит профессор Майкл Палмгрен.

Бастион против вредителей

Исследователи вырастили мутантные растения без пузырьковых клеток, чтобы сравнить их реакцию на соль и засуху с реакцией диких растений киноа, покрытых этими клетками.

К своему удивлению, они обнаружили, что пузырьковые клетки не оказывают положительного влияния на способность растения переносить соль и засуху. Напротив, они, кажется, ослабляют устойчивость. Вместо этого пузырьковые клетки служат барьером против вредителей и болезней.

"Когда мы проанализировали, что скрыто внутри пузырьковых клеток, мы не нашли соли, как ожидалось, — несмотря на то что добавляли в растение дополнительную соль. Вместо этого мы обнаружили соединения, отпугивающие захватчиков", — говорит Майкл Палмгрен.

Среди прочего, эпидермальные пузырьковые клетки киноа содержат щавелевую кислоту — соединение, также содержащееся в ревене, которое действует как смертельный яд для вредителей.

Эксперименты также показали, что пузырьковые клетки даже защищают киноа от одной из самых распространенных бактериальных болезней растений — Pseudomonas syringae. Вероятно, это происходит потому, что пузырьковые клетки частично покрывают устьица на листьях растения, которые являются точкой входа для многих бактериальных захватчиков.

Ключ к сверхустойчивой "супер-киноа"

Существуют тысячи сортов этой южноамериканской культуры, и плотность пузырьковых клеток на поверхности растения варьируется от сорта к сорту. Многое указывает на то, что именно плотность определяет, насколько эффективна защита.

"Сорта киноа с более высокой плотностью пузырьковых клеток, скорее всего, более устойчивы к вредителям и болезням. С другой стороны, они могут быть немного менее устойчивы к соли и засухе. И наоборот. Эти вариации не меняют того факта, что киноа в целом очень устойчива к соли и засухе. Но объяснение этому нужно искать где-то еще, а не в пузырьковых клетках", — говорит Макс Муг.

Новые результаты дают конкретный рецепт относительно простой селекции "супер-киноа". "До сих пор эти пузырьковые клетки игнорировались при селекции киноа. Если нужна культура, сверхустойчивая к вредителям и болезням, но при этом толерантная к соли и засухе, можно выбрать для селекции сорта с высокой плотностью пузырьковых клеток", — заключает Майкл Палмгрен.