Исследование реакции винограда на засуху

Исследование студентки Университета штата Южная Дакота (SDSU), отмеченное стипендией, может помочь учёным лучше понять, как виноград и другие растения реагируют на засуху.

Эта работа может привести к улучшению производства, поскольку селекционеры выводят сорта для регионов, сталкивающихся с усилением засух из-за изменения климата.

Кимберли (Виктор) Вон из Лорела, Небраска, получила в 2011 году стипендию для аспирантов имени Джозефа Ф. Нельсона в SDSU за это продолжающееся исследование, которое частично финансируется Национальным научным фондом (NSF).

«Прогнозируемые изменения климата заставят винодельни во всём мире адаптироваться к более засушливым условиям», — заявила Вон. «Виноградная лоза — одна из самых экономически важных и широко культивируемых культур в США и мире. Миллиардная индустрия винограда — шестая по значимости культура в США, и мы занимаем третье место в мире по производству. Изучение реакции всего растения и дифференциальной экспрессии генов в сосудистых пучках корней винограда при засухе может значительно повлиять на то, как виноградная отрасль готовится к климатическим изменениям».

Вон проводит исследование вместе с профессором SDSU Энн Феннелл, специалистом по винограду и древесным растениям. Она выделяет клетки из тканей корня винограда Vitis riparia в условиях засухи с помощью техники лазерной микродиссекции (LCM).

Помимо работы в SDSU, Вон участвует в сотрудничестве в рамках Координационной сети исследований винограда, финансируемой NSF. Эта программа позволила ей поехать в Университет Невады в Рино, чтобы наблюдать за исследованиями засухи, научиться анализировать данные о сигнальных метаболитах стресса от засухи и работать над интеграцией этих данных с транскриптомными данными из SDSU.

Vitis riparia — аборигенный североамериканский вид винограда, растущий на обширной территории и подверженный различным стрессам. Он был одним из подвоев, импортированных в Европу для восстановления виноградников после эпидемии филлоксеры в конце XIX века. Это приречный виноград, поэтому обычно он не считается засухоустойчивым.

«В связи с растущей озабоченностью по поводу использования воды из-за глобального изменения климата, нам было интересно изучить, как Vitis riparia реагирует на дефицит воды и какая сигнализация происходит между корнями и побегами», — пояснила Феннелл. «Некоторые исследователи предполагают, что ключевой компонент сигналинга в ответ на засуху происходит в паренхимных клетках корня».

Исследователи из SDSU пытаются узнать больше о механизме сигналинга засухи, используя лазерный микроскоп, который позволяет идентифицировать и изучать конкретные клетки.

«Если мы правильно фиксируем ткань, мы можем захватить клетки и извлечь из них РНК, которая является преобразованной в сообщение ДНК. Мы можем посмотреть на это "сообщение", например, у растения, подвергшегося засухе, и у контрольного, и определить, что происходит в процессе стресса от засухи», — сказала Феннелл.

Затем Вон будет использовать микрочип всего генома винограда — своего рода «молекулярный портрет», поскольку он одновременно отслеживает различия в экспрессии тысяч генов, — чтобы определить, как реагируют клетки растения в условиях стресса по сравнению с растением, не испытывающим засухи.

Исследование даст данные, которые можно будет сравнить с другими генотипами винограда, более устойчивыми к водному стрессу.

«Это ценно для винограда, потому что мы озабочены устойчивостью наших культур, использованием воды и взаимодействием подвоя с верхней частью растения, которая даёт плоды. Но это также важно для предоставления информации тем, кто работает с другими культурами», — сказала Феннелл. «Это может дать информацию, например, для того, кто работает с люцерной — ту ли ткань мы изучаем, какая сигнализация происходит?»