Посуха змушує рослини постійно балансувати між двома потребами: отримати достатньо вуглекислого газу для фотосинтезу та не втратити занадто багато води. Нове дослідження томатів показало, що важливу роль у цьому балансі може відігравати не лише кількість використаної води, а й час, коли рослина її втрачає.
Дослідники з Єврейського університету Єрусалима вивчили 29 генетично різних ліній томатів, частина генів яких походить від дикого виду Solanum pennellii. Попередні польові спостереження дозволили визначити рослини, які краще або гірше росли за посушливих умов.
Потім сім відібраних типів вирощували в теплиці. Кожен горщик встановили на чутливі ваги, які безперервно фіксували навіть невеликі зміни маси рослини. Оскільки основна частина денного зменшення ваги пов’язана з випаровуванням води через листя, вчені змогли простежити, як змінюється транспірація протягом усього дня.
Важливі перші години ранку
Найцікавіша закономірність проявилася саме вранці. Сильніші лінії томатів відкривали продихи — крихітні пори на листках — раніше. У цей час сонячного світла вже достатньо для активного фотосинтезу, але повітря ще не створює такого сильного випаровувального навантаження, як у спекотніші години.
Зокрема, лінії IL5-2 та IL11-4 демонстрували виражений ранковий сплеск газообміну, після чого швидко скорочували втрати води. Слабші лінії досягали піку пізніше й довше залишали продихи відкритими. Такий режим може дозволяти рослині отримувати максимум користі від ранкової вологи, не витрачаючи її безконтрольно протягом найспекотнішої частини дня.
Більше води не завжди означає гіршу ефективність
Результати також змусили дослідників переглянути просте уявлення про водоефективність. За нормального поливу рослини, які споживали більше води, часто росли швидше. Під час посухи вони раніше скорочували її втрати, а після відновлення поливу могли швидко повернутися до попереднього режиму.
Цікаво, що рослини, які загалом втрачали більше води, нерідко завершували експеримент із більшою масою стебел і листя. Тобто високе споживання води та ефективне її використання не обов’язково суперечать одне одному.
Вирішальним може бути те, наскільки добре рослина узгоджує водний обмін із ростом і умовами довкілля.
Одного вимірювання недостатньо
Ще один важливий висновок стосується самого способу дослідження рослин. Звичайне вимірювання газообміну в середині дня майже не показало різниці між лініями.
Натомість безперервний моніторинг дозволив побачити короткі ранкові піки, швидкість закриття продихів і реакцію рослин після відновлення поливу. Це свідчить про те, що стійкість до посухи може бути пов’язана з динамікою протягом дня, а не з одним показником, отриманим у конкретний момент.
Підрахунок кількості продихів також не дав однозначної відповіді. Деякі сильні та слабкі рослини мали схожі характеристики листкових пор, але поводилися зовсім по-різному.
Новий орієнтир для селекції
Автори вважають, що добові ритми водокористування можуть стати корисним показником під час створення посухостійких сортів. Якщо вдасться підтвердити результати на більшій кількості рослин і в різних польових умовах, селекціонери зможуть оцінювати перспективні лінії ще на ранніх етапах.
Водночас дослідники наголошують, що нинішня робота не доводить: раннє відкриття продихів безпосередньо спричиняє вищу врожайність. Експеримент був відносно невеликим і проводився в теплиці, тому потрібні масштабні польові випробування.
Головна ідея дослідження проста: рослини можуть виживати під час посухи не лише завдяки економії води, а завдяки правильному керуванню нею в часі. Саме ця здатність може виявитися важливою для майбутнього сільського господарства в умовах дедалі нестабільнішого клімату. Дослідження опубліковане в журналі Plant Science.
Джерело: portaltele.com.ua