Изучена способность киноа удалять соль

 

Открытие механизма удаления излишней соли у киноа позволит в будущем выводить солеустойчивые сорта и других видов.

 

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.

 

https://pp.userapi.com/c851436/v851436625/4b980/CsA7Zsi7oxY.jpg

 

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.

 

Источники: Вюрцбургский университет, «Агроинвестор»