Влияние почвы на фенологию и транскрипционную пластичность двух сортов винограда

Виноград (Vitis vinifera L.) демонстрирует высокую фенотипическую пластичность в зависимости от условий среды (эффект терруара). Однако молекулярные механизмы влияния почвы на растение изучены слабо.

В исследовании, опубликованном в Horticulture Research в марте 2023 года, изучалось влияние разных типов почв на развитие двух сортов винограда: Глера и Корвина.

Методология

  • Двухлетние растения были пересажены в бетонные контейнеры с почвой из трёх винодельческих районов Венето: Фумане (F), Витторио-Венето (VV) и Леньяро (L).
  • Фенология растений отслеживалась в 2017 и 2018 годах.
  • Для анализа молекулярных механизмов был проведён mRNA-seq и использована трёхэтапная стратегия data-mining.

Ключевые результаты

Фенология и физиология

  • Оба сорта имели сходное фенологическое развитие в течение сезона, за исключением фазы раннего развития побегов, когда почки Глера распускались примерно на неделю раньше, чем у Корвины.
  • Погодные условия (температура и осадки) значительно влияли на фенологию.
  • Физиологические параметры растений различались в зависимости от типа почвы.

Транскрипционная пластичность

  • Анализ mRNA-seq выявил транскрипционную пластичность в ответ на разные почвы.
  • Глера показала более пластичный транскрипционный ответ по сравнению с Корвиной.
  • Ответ Корвины был более сфокусирован на специфических путях вторичного метаболизма.

Анализ влияния переменных

С помощью градиентного бустинга (GBM) и анализа важности переменных (VIMs) было оценено влияние факторов на экспрессию генов:

  1. Стадия развития, сорт и тип ткани были значимыми факторами, влияющими на экспрессию генов.
  2. На транскрипционном уровне почва играла ключевую роль во взаимодействиях генотип × среда (GxS).
  3. Взаимодействие между фенологической стадией и составом почвы оказало наиболее выраженное влияние на транскриптом ягоды.

Функциональный анализ

  • Анализ топ-30 кластеров генов (охватывающих ~70% общей дисперсии) выявил функциональные категории, на которые влияет почва.
  • В промоторных последовательностях генов, подверженных влиянию почвы, был идентифицирован мотив, на который нацелен фактор транскрипции VvMYB03.

Вывод

Исследование подчёркивает, что почва является критически важной переменной, формирующей транскрипционную пластичность винограда через сложные взаимодействия с другими факторами (сортом, стадией развития, тканью). Эти данные открывают путь к оптимизации сельскохозяйственных практик для управления желаемыми характеристиками урожая на основе комбинации почвы и сорта.