Исследование солеустойчивости дикого винограда для повышения устойчивости культур

Повышение уровня моря из-за изменения климата и искусственное орошение приводят к засолению почв. Это негативно влияет на сельское хозяйство, включая виноградарство: растения гибнут, урожайность падает.

Исследователи из Карлсруэского технологического института (KIT) изучили дикий виноград с более высокой солеустойчивостью. Их цель — выявить генетические факторы, обеспечивающие устойчивость. Затем их можно будет внедрить в коммерческие сорта, чтобы сохранить виноградарство. Исследование опубликовано в журнале Plant Physiology.

Изменение климата увеличивает потребность в искусственном орошении сельхозугодий. При испарении воды соли остаются в верхних слоях почвы и усиливают стресс у растений, что снижает урожайность и может привести к их гибели.

Метаболизм повышает солеустойчивость дикого винограда

Виноградная лоза относится к растениям со средней чувствительностью к соли. Однако при превышении пороговой концентрации соли нарушается работа мембран и белков, растение прекращает транспирацию (испарение через листья), а ионы натрия и хлора накапливаются в листьях, которые отмирают через несколько дней после начала стресса.

Дикий виноград «Тебаба», растущий в горах Атласа, обладает гораздо более высокой солеустойчивостью. Он продолжает расти, даже когда соль из почвы попадает в его листья.

Исследователи сравнили «Тебабу» с широко используемым в Средиземноморье подвоем, постепенно увеличивая солевой стресс, чтобы смоделировать условия орошаемого виноградника. Выяснилось, что «Тебаба» не изолирует натрий в корнях, а реорганизует свой метаболический ответ в его присутствии. Учёные полагают, что солеустойчивость обусловлена не одним генетическим фактором, а благоприятными метаболическими потоками, которые взаимно поддерживают друг друга.

Метаболические процессы в листьях дикого винограда оказались более стабильными, вредные вещества не образуются. В результате растение может направлять ресурсы на фотосинтез и предотвращать разрушение клеточных стенок.

Скрещивание с другими видами может повысить солеустойчивость

В виноградарстве распространена прививка: побеги высокоурожайных сортов размещают на подвоях устойчивых видов. Согласно исследованию, использование «Тебабы» в качестве подвоя нецелесообразно, так как солеустойчивость обусловлена не корнями, а листьями.

Учёные рекомендуют интрогрессию (внедрение) генетических факторов солеустойчивости «Тебабы» в коммерческие сорта путём естественного скрещивания, сопровождаемого молекулярно-биологическим анализом. Это может помочь адаптировать виноград — плодовое растение с самой высокой урожайностью на единицу площади в мире — к последствиям изменения климата.