Как вишнёвые деревья защищают почки от замерзания с помощью переохлаждения?

Исследователи из Университета Британской Колумбии в Оканагане изучают, как деревья сладкой вишни естественным образом защищают свои почки от замерзания в холодные зимние месяцы.

Доктор Элизабет Хоутон исследовала, как сладкая вишня, как и многие плодовые деревья, использует естественную стратегию выживания — переохлаждение (supercooling) — для защиты неразвитых цветочных почек во время морозов. Это критически важно, так как эти почки должны пережить зиму, чтобы дать урожай следующего года.

В конце января 2024 года температура в Оканагане упала до –27°C, что привело к серьёзным повреждениям многих плодовых деревьев. По оценкам, было уничтожено 90 процентов ожидаемого летнего урожая.

"Растения, такие как сладкая вишня, могут выживать при отрицательных температурах зимой, используя переохлаждение. В переохлаждённом состоянии жидкость в растительных клетках может избегать замерзания даже при температурах значительно ниже 0°C — мы называем это метастабильной жидкостью. Однако жидкость может замёрзнуть, если её спровоцирует примесь или частица льда", — объясняет доктор Хоутон.

В то время как большинство исследований косточковых деревьев было сосредоточено на персиках, мало внимания уделялось цветочным почкам сладкой вишни, которые содержат несколько примордиев (primordia). Эти клеточные структуры развиваются в цветок и в конечном итоге дают плод, в отличие от почек персика, содержащих лишь один примордий.

Исследование рассматривало несколько факторов для лучшего понимания переохлаждения:

• Как образуется лёд в почках.
• Как замерзают внешние слои.
• Какие внутренние изменения претерпевают почки по мере потепления и приближения весны.

Вишнёвые деревья особенно уязвимы ранней весной, потому что теряют способность к переохлаждению по мере роста почек. Внезапные заморозки в этот период могут быть катастрофическими.

"Проще говоря, у вишнёвых почек есть особый способ защитить себя от замерзания зимой, но по мере роста весной они теряют часть этой защиты", — говорит доктор Хоутон.

Понимание того, как плодовые почки выживают при экстремальных зимних температурах, становится особенно важным в контексте изменения климата, поскольку в будущем могут участиться экстремальные похолодания. Это знание необходимо для работы по защите плодовых культур.