Скрытые механизмы образования водянистости у яблок

Водянистость (watercore) — это физиологическое расстройство у плодов семейства Rosaceae, которое проявляется в виде пропитанных водой и полупрозрачных участков мякоти, прилегающих к сосудистой сердцевине. Оно обычно возникает при воздействии низких температур после начала климактерической фазы созревания на дереве.

Яблоки с водянистостью, такие как популярный сорт 'Fuji', имеют большое экономическое значение на азиатских рынках из-за выраженного сладкого вкуса с медовыми нотами. Поскольку прогнозируется, что повышение температуры повлияет на формирование симптомов, стабильное производство в условиях открытого грунта вызывает серьёзную озабоченность.

Многие исследования были посвящены изучению физиологических причин, однако точный механизм в плодах оставался неясным.

Исследовательская группа применила новый сайт-специфичный аналитический метод — пиколитровую масс-спектрометрию с электрораспылением и пробоотбором под давлением (picoPPESI-MS) — вместе с двумя принципиально разными осмометрами (осмометром точки замерзания и осмометром давления пара). Это позволило проанализировать изменения в водном статусе клеток и метаболизме в трёх регионах мякоти: области водянистости, нормальной наружной коре и пограничной зоне, как в плодах с водянистостью, так и в нормальных.

Анализ с помощью picoPPESI-MS показал, что в клетках пограничной зоны активно происходят тургор-ассоциированные метаболические изменения. Это приводит к повышенному производству связанных с водянистостью летучих соединений, таких как спирты и сложные эфиры, посредством ферментации, по сравнению с другими регионами. Кроме того, измерения двумя осмометрами позволили выявить значительную концентрацию летучих соединений, генерируемых в области водянистости и пограничной зоне. Важно, что в мякоти с водянистостью, в отличие от нормальной, был обнаружен градиент водного потенциала, который сохраняет способность транспортировать воду из нормальной наружной коры в область водянистости.

В нормальной мякоти свет отражается от многочисленных воздушных пространств в апопласте (в основном межклеточных), рассеивается и не проходит от среза вглубь ткани, что приводит к потере прозрачности и увеличению светлоты. В отличие от этого, апопластные пространства, включая воздушные, в мякоти с водянистостью заполнены водой, спиртами и растворёнными веществами из-за описанных выше механизмов. Это приводит к увеличению прозрачности вместе с желтоватым оттенком мякоти.

Исследование опубликовано в Horticulture Research.