Богатство углеводов в стеблях двух видов саговников

Наземные растения выработали стратегии для выживания в неоптимальных условиях. Одна из таких стратегий — накопление неструктурных ресурсов. Неструктурные углеводы (NSCs) растений — это в основном сахара и крахмал, и их активно изучают, чтобы понять, как растения поддерживают продуктивность и восстанавливаются после стресса. Большинство растений используют крахмал для хранения, а сахарозу — для транспорта NSCs, но некоторые виды также полагаются на олигосахариды для этих функций.

Исследование, опубликованное в журнале HortScience, изучило углеводный состав в стеблях двух видов саговников (цикадовых). Эти растения, известные своими примитивными чертами и медленным ростом, являются одной из древнейших линий растений, доживших до наших дней. Стебли служат для них основным органом хранения углеводов.

Ключевые результаты

• У изученных саговников обнаружен уникальный профиль углеводов, который может играть ключевую роль в их выживании в сложных условиях окружающей среды.
• Накопление значительных запасов углеводов позволяет саговникам поддерживать метаболические функции в периоды стресса, например, засухи или дефицита питательных веществ.
• В стеблях саговников в большом количестве присутствовал стахиоза. Каждая молекула стахиозы требует предварительного биосинтеза галактозы, однако свободный пул галактозы был незначительным. Это показывает, что экспериментальный подход, который количественно определяет только пул моносахаридов, без учёта олигосахаридов, недооценивает синтез галактозы у этих растений.

Практическое значение

• Более глубокое понимание метаболизма NSCs у саговников необходимо для их эффективного разведения (гортикультуры) и сохранения.
• Например, рост листьев и мужских шишек у Cycas micronesica приводит к снижению уровня NSCs в стеблях, что демонстрирует использование этих запасов для поддержки активного поглощения питательных веществ (sink activity). Исторически этим пользовались при добыче крахмала из стеблей C. revoluta, планируя сбор урожая непосредственно перед новой волной роста листьев.
• Нашествие щитовки Aulacaspis yasumatsui Takagi нанесло непоправимый ущерб международной торговле саговниками, а снижение уровня NSCs у C. revoluta коррелировало с продолжительностью заражения этим вредителем.

Результаты исследования открывают новые пути для изучения эволюционных адаптаций саговников и того, как этим растениям удалось сохраниться через миллионы лет драматических изменений климата и экосистем.