С учетом непрекращающихся изменений климата, эксперты предрекают увеличение как частоты, так и интенсивности жарких периодов. Это явление уже оказывает негативное воздействие на отрасль виноградарства, где с каждым годом увеличиваются потери урожайности из-за аномально высоких температур. В свете того, что виноградарство занимает одно из важнейших мест в мировом сельском хозяйстве, встает актуальная задача обеспечения устойчивости виноградных растений к тепловому стрессу.
С исследовательской точки зрения, ответ на эту проблему может быть найден в неожиданном месте, а именно: бактерии, извлеченные из соленых почв, могут помочь растениям винограда лучше справляться с волнами летнего жара - таков вывод исследования Жоао Каррейраса, аспиранта в области наук об окружающей среде из университета Лиссабона, Португалия. С своем исследовании он обрабатывал в лабораторных условиях растения португальского сорта винограда Антау Ваш коктейлем из ризобактерий, которые, как давно известно, в симбиозе с растениями обеспечивают хорошее питание, лучший рост и повышенную устойчивость к стрессовым ситуациям.
Идея обработки сельскохозяйственных растений микроорганизмами, выделенными из суровых условий жизни, существует уже несколько десятилетий. Ученые еще в 1990-х исследовали концепцию возможности использования бактерий, обитающих в океанах, для улучшения роста и устойчивости растений к абиотическим факторам среды. Совсем недавно усовершенствования в технологиях секвенирования ДНК позволили ученым подробно проанализировать морские микроорганизмы, а это означает, что они смогут определить, какие из них могут обладать свойствами, способствующими росту растений.
Зачем обрабатывать виноград именно бактериями, выделенными из болотных солончаков?
Концепция заключается в том, что растения, произрастающие в соленых условиях на болотных участках, обязаны быть способными справляться с такой непростой окружающей средой. «Они ведь могут выдерживать стрессы, с которыми немногие растения могут справиться — засоленность, жара, загрязнение, тяжелые металлы», — говорит Каррейрас. Микроорганизмы, связанные с этими растениями, и их микробиом, по-видимому, также эволюционировали, чтобы хорошо существовать в такой экстремальной среде. По идее Каррейраса, эти микроорганизмы могут оказывать защитное действие и на другие растения.
Ризобактерии представляют собой особые виды, которые поддерживают растения в их росте, и поэтому их часто называют «ризобактериями, стимулирующими рост растений» (PGPR). Лабораторный эксперимент, проведенный Каррейрасом и его коллегами, включал выращивание виноградных лоз в контролируемых лабораторных условиях в течение нескольких месяцев, а затем их разделение на группы (варианты опыта). Команда применяла раствор, содержащий смеси бактерий, выделенных из солончаков, к нескольким вариантам опыта за несколько недель до повышения температуры до экстремальной для винограда жары, а потом эту температуру постепенно уменьшали.
После данных манипуляций для того, чтобы выявить структуру клеток, были проанализированы листья опытных виноградных растений. Было установлено, что лозы, обработанные второй коллекцией бактерий, практически не пострадали от жары. «Обычно после такого стресса можно было бы ожидать повреждение клеточных стенок листьев виноградного растения»,- говорит Каррейрас, «но для тех опытных виноградных лоз такие повреждения после обработки оказались весьма незначительными».
«В отличие от необработанных, клетки обработанных растений практически не проявляли признаков теплового стресса. Их листья не увядали и не обесцвечивались, как будто если бы не было никакой тепловой волны», — объясняет Каррейрас.
Хотя необходимы дополнительные исследования, согласно полученным на сегодня данным, бактерии PGPR могут помочь смягчить вредное воздействие изменения климата на продуктивность сельского хозяйства. Новые результаты охарактеризованы как «многообещающие».
«Микроорганизмы развивались и адаптировались тысячи лет», — говорит Кэтрин Дункан, химик-микробиолог из Университета Стратклайда, занимающаяся поиском новых лекарств, производимых морскими бактериями и водорослями. «Поэтому имеет смысл обратиться к ним за естественными решениями».
Однако применение микроорганизмов для выращивания сельскохозяйственных культур все еще находится в зачаточном состоянии. Дункан говорит, что нужно будет проводить еще большое количество исследований, прежде чем можно будет предложить сельхозпроизводителям актуальные решения на основе конкретных видов микробов.
Каррейрас добавляет, что он и его коллеги уже работают над альтернативными методами применения бактерий — от помещения их в гранулы, которые можно добавить в почву, до внедрения их само виноградное растение.
Последним шагом исследования станет доказательства того, что вино из обработанного микробами винограда будет пригодно для питья. Ученым нужно будет доказать, что микрорганизмы не вызывают нежелательных изменений кислотности или уровня сахаров, которые могли бы поставить под угрозу вкус винограда и любого вина, сделанного из него. Каррейрас и его коллеги еще не пробовали выращенный ими таким образом экспериментальный винограда, но планируют это сделать в будущем.
Португальская винодельческая компания Sogrape также тестирует использование экстрактов морских водорослей на виноградных лозах, чтобы помочь им справиться с засухой.
Ознакомиться с исследованием можно здесь (на англ.яз.)
Читайте здесь:
Зеленые водоросли против серой гнили винограда
Новый способ помочь растениям пережить засуху
