Способность комнатных растений переживать засуху может дать полезные знания в эпоху изменения климата

Исследователи из Музея естественной истории Дании и Департамента наук о растениях и окружающей среде Копенгагенского университета в сотрудничестве с учёными из Королевских ботанических садов Кью в Англии показали, что некоторые виды Алоэ сжимаются или, говоря научным языком, складывают свои клеточные стенки. Это позволяет растениям сохранять ресурсы во время засухи. Одновременно изменяется состав углеводов (полисахаридов) в их клеточных стенках. Результаты опубликованы в журнале Plant, Cell and Environment.

"Наши результаты связывают изменения в составе углеводов со способностью растения Алоэ справляться с длительными периодами засухи. Понимание физиологических механизмов, позволяющих определённым растениям выживать в экстремальных условиях, крайне актуально из-за изменения климата и возможности серьёзных климатических колебаний", — говорит ботаник Луиза Исагер Аль из Музея естественной истории Дании.

Полезные генетические признаки

Большинство суккулентов могут выживать в районах, подверженных коротким или длительным периодам засухи. Эта способность сделала суккуленты популярными комнатными растениями. Алоэ вера, как и другие виды Алоэ, имеют особую ткань в центре своих листьев — гидренхиму. Эта ткань обладает хорошо развитой способностью контролировать содержание воды в листьях.

Один из механизмов, который используют суккуленты для сопротивления засухе, — это складывание клеточных стенок во время обезвоживания и их раскладывание при появлении воды. Уникальный состав углеводов в клеточных стенках и внутри клеток гидренхимы частично ответственен за способность этих растений регулировать и удерживать воду. Это признак, который может быть перенесён на другие растения.

"Можно представить, что, идентифицировав и поняв генетические механизмы, позволяющие видам Алоэ складывать и раскладывать клеточные стенки, мы сможем интегрировать подобные механизмы в сельскохозяйственные культуры, чтобы сделать их более устойчивыми к изменению климата", — говорит Луиза Исагер Аль.

Результаты, основанные на 100-летних наблюдениях

Первые описания видов суккулентов со сложенными клеточными стенками были сделаны немецким ботаником в конце XIX века. Его наблюдения позже исследовал другой немецкий ботаник в начале XX века. С тех пор лишь немногие учёные углублялись в механизмы, лежащие в основе складывания клеточных стенок. До тех пор, пока Луиза Исагер Аль и Йозеф Мравец не задались вопросом о возможной корреляции между наблюдаемыми ими изменениями в составе углеводов и складыванием клеточных стенок. Вместе они начали изучать состав углеводов в растениях Алоэ до и после засухи.

"Способность выживать в засуху за счёт адаптации клеточных стенок встречается и у других суккулентов, но изменения в составе углеводов у Алоэ в связи с засухой ранее не исследовались. Уникальное сотрудничество ботаников и химиков-углеводчиков в этом проекте дало нам лучшее понимание состава и функции этих углеводов в связи со способностью этих растений справляться с засухой", — говорит Луиза Исагер Аль.