Защита винограда от холода: роль этилена

Холодные температуры — одна из основных угроз для сельскохозяйственных культур, включая виноград. Морозы могут повредить растения, вызвать потерю урожая и нанести серьезный ущерб сельскому хозяйству. Поэтому понимание молекулярных механизмов, которые могут помочь растениям пережить низкие температуры, является критически важным для сельскохозяйственных производителей. В этой статье мы рассмотрим роль этилена (ETH) в защите винограда от холода и его потенциальную значимость для выведения устойчивых сортов винограда.

Этилен — это важный фитогормон, который играет ключевую роль в различных биологических процессах растений. Он был известен своей ролью в регуляции процессов, связанных с развитием, цветением и плодоношением. Однако последние исследования указывают на то, что ETH также имеет важное значение для защиты растений от стрессовых условий, таких как низкие температуры.

Исследователи из Уханьского ботанического сада Китайской академии наук решили провести эксперименты, чтобы более подробно изучить роль этилена в защите винограда от холода. В качестве экспериментального материала они выбрали листья дикого сорта винограда Vitis amurensis, который известен своей высокой устойчивостью к зимним холодам.

Ученые провели анализ изменений в транскриптоме (совокупности всех мРНК в клетке) и уровне фитогормонов в листьях виноградной лозы при низкотемпературном стрессе. Они идентифицировали гены, регулируемые этиленом при низкотемпературном стрессе, и исследовали возможные взаимодействия между этиленом и другими фитогормонами, которые также активируются при низких температурах.

Исследователи обнаружили, что два высокообогащенных семейства транскрипционных факторов, известных как APETALA2/ ETHYLENE RESPONSIVE FACTOR (AP2/ ERF) и WRKY, демонстрировали постоянную повышающуюся регуляцию в ответ на холодовой стресс. Однако когда они использовали ингибитор синтеза этилена, аминоэтоксивинилглицин (AVG), эта регуляция была подавлена. Это указывает на то, что этилен играет ключевую роль в регуляции генов, связанных с защитой винограда от низких температур.

Ингибирование синтеза этилена с использованием AVG позволяет ученым идентифицировать гены, которые положительно и отрицательно регулируются этим фитогормоном. Эти гены могут участвовать в широком спектре биологических процессов, таких как транспорт растворенных веществ, биосинтез белка, действие других фитогормонов, антиоксидантный и углеводный обмен.

Кроме того, исследование показало, что этилен может регулировать гены, связанные с синтезом других фитогормонов, таких как абсцизовая кислота (ABA) и индол-3-уксусная кислота (IAA). Это может способствовать накоплению соответствующих фитогормонов и потенциальным последующим сигналам, которые укрепляют защиту растений от низких температур.

Понимание молекулярных механизмов защиты растений от низких температур может помочь сельскохозяйственным производителям разрабатывать более устойчивые сорта винограда и обеспечивать стабильный урожай даже в условиях переменчивой погоды.