Пшеница может потреблять гораздо больше воды, чем ожидалось, во время будущих волн жары

Исследование Университета Шеффилда показало, что посевы пшеницы в условиях экстремального будущего климата будут отдавать приоритет потере воды для охлаждения. Работа, опубликованная в New Phytologist, выявила, что пшеница теряет многие ключевые преимущества по экономии воды, обычно связанные с ростом при повышенной концентрации CO₂ в атмосфере, когда растения подвергаются условиям тепловой волны.

Эти выводы важны для оптимизации будущей продуктивности и водопользования пшеницы. Поскольку волны жары становятся всё более обычным явлением на фоне роста концентрации CO₂, селекционерам необходимо учитывать, как культуры используют и сохраняют воду при создании новых сортов.

Пшеница обеспечивает около 20% ежедневных калорий в мире. Хотя урожайность резко возросла за последнее столетие, в основном благодаря азотным удобрениям, это увеличило потребность культуры в воде и сделало её более уязвимой к засухе.

Обычно более высокие концентрации CO₂ позволяют растениям сократить потерю воды, так как устьица (микроскопические поры на поверхности листа) открываются менее широко. Однако при изучении пшеницы в условиях сочетания высокой концентрации CO₂ и жары учёные обнаружили, что устьица открываются гораздо шире, чтобы увеличить поток воды и охладить растение за счёт усиленной эвапотранспирации.

Исследование также показало, что во время волн жары устьица пшеницы неэффективно реагируют на изменение уровня освещённости, независимо от концентрации CO₂. Это означает, что растение не может эффективно сужать устьица при снижении света, что в норме помогает ограничить потерю воды. Такое отсутствие закрытия может снизить засухоустойчивость.

Кроме того, было обнаружено, что растения пшеницы усиливают естественную способность к охлаждению во время жары, увеличивая поток воды с нижней стороны листьев (абаксиальной поверхности). Этот механизм снижает температуру растительного покрова ещё на 2°C, но за счёт возросшей потребности в воде.

Ведущий автор исследования доктор Роберт Кейн отметил: «Наши результаты дают гораздо более чёткую картину того, как будущие климатические условия повлияют на одну из важнейших мировых культур... Наш следующий шаг — выяснить, что происходит внутри растения, чтобы понять молекулярные механизмы, управляющие реакцией устьиц на разных поверхностях листа пшеницы на сочетание роста CO₂ и тепловых волн».