Журнал «Агротехника и технологии»
Еще несколько лет назад почти никто не слышал о киноа, а теперь это любимая культура последователей здорового образа жизни и к тому же одно из самых рентабельных растений в сельском хозяйстве. Но для ученых киноа было известно уже давно как растение, которое хорошо растет на засоленных почвах и умеет выводить лишнюю соль
В мире таких почв становится все больше, потому что полив в засушливых зонах вызывает засоление, а удобрения только усугубляют проблему. Особенно активно засоляются почвы в засушливых зонах после кукурузы и пшеницы.
На засоленных почвах могут произрастать только галофиты — устойчивые к соли растения. Псевдозерновая культура киноа (Chenopodium quinoa) как раз одна из таких. Она родом из Анд, где культивировалась 7 тысяч лет, поэтому приспособлена к суровым климатическим условиям.
Излишки солей растение выводит через специальные клетки, похожие на волосы. Соль выводится на поверхность листьев.
Это все было известно давно, но не было понимания, как это работает на молекулярном уровне. Теперь же этот механизм раскрыт. Открытие механизма удаления излишней соли у киноа позволит в будущем выводить солеустойчивые сорта и других видов.
Когда киноа попадает в условия излишней засоленности, ионы натрия и хлора идут через корни, стебли и листья в эти клетки, где они хранятся в вакуолях (полость в цитоплазме клетки, ограниченная мембраной, заполненная жидкостью, включающей ферменты). По пути туда ионы должны преодолеть несколько мембранных барьеров. Для этого к мембранам транспортируются белки, специально для ионов натрия и хлора.
В отличие от неустойчивых к засоленности растений, эти белки не собираются по мере накопления соли, а уже готовы к транспортировке до стресса из-за излишней соли. Это позволяет киноа очень быстро реагировать на засоление.
Возникает что-то наподобие канала, по которому ионы натрия постоянно перемещаются к клеткам хранения солей для накопления до высоких концентраций. При этом натриевый канал отвечает еще и за предотвращение утечек ионов натрия обратно в листья, когда его концентрация становится очень высокой. Это нечто вроде предохранительного клапана, который гарантирует, что соль всегда уходит из растения, а не движется обратно в его ткани.
Когда соль уже в листьях, ионы натрия и хлора должны быть транспортированы через цитоплазматическую мембрану в цитозоль (цитоплазма без элементов эндоплазматической сети) клеток хранения. Соль движется только в одном направлении — к выходу. Так как высокие концентрации соли в цитозоле токсичны для многих метаболических процессов, логично, что киноа накапливает ее вне этой части листа.
Далее соль должна преодолеть тонопласт (мембрана вакуоли с активным транспортом). Там соль тоже движется только в одном направлении — из растения. Механизм транспортировки через последнюю, третью, мембрану пока до конца не изучен. Там соль движется через мелкие, похожие на тоннели соединения между клетками-накопителями и эпидермисом листьев.
Источник: Вюрцбургский университет
