Главная >> Статьи >> Вода в ягодах винограда

Вода в ягодах винограда

Статья Мелиссы Хансен (MelissaHansen)
Ограничение оттока воды в ягодах винограда может задерживать созревание и способствовать растрескиванию ягод.
грозди Шираз - нормальная и обработанная
Сорт Шираз. Гроздь справа была обработана антитранспирантом Вапор гард (Vapor Gard), гроздь слева – контрольный вариант без обработки. Обработанная гроздь медленнее и хуже набирала цвет ягод, а также имела признаки задержки созревания.
Выпускница Государственного университета штата Вашингтон (WSU) опубликовала исследования о влиянии содержания воды в ягодах на их созревание. В ее исследованиях подчеркивается пагубное последствие орошения, в результате которого может возникнуть задержка сахаронакопления и увеличение растрескивания ягод, особенно у винограда сорта Конкорд (Concord) и в меньшей степени – у винограда сорта Шираз (Syrah) .
Докторант Юнь Чжан (Yun Zhang) провела три месяца во Франции, анализируя образцы ягод винограда, привезенных ею из штата Вашингтон. Университет Бордо имеет специализированную лабораторию молекулярной биологии, предназначенную для работы в области генетики. Юнь Чжан получила гранты и финансовую поддержку как от WSU, так и от НИИ виноградарства и виноделия Бордо (Bordeaux Institut des Sciences de Vigne et du Vin).
Юнь Чжан выросла в Китае и получила там степень бакалавра в области сельского хозяйства, изучая мелиорацию и ирригацию. Сначала она заинтересовалась виноградом, проводя эксперименты по ирригации на виноградных насаждениях в Китае. «Удивительно, что районы возделывания виноградников штата Вашингтон и Китая имеют сходные широты и культивируемые сорта», - сказала она, добавив, что сорта Мерло (Merlot), Каберне-Совиньон (Cabernet Sauvignon)  и другие сорта вида Витис винифера выращиваются в Китае так же, как и  в штате Вашингтон.
Исследования в области орошения виноградников привели ее к доктору WSU Маркусу Келлеру (Dr. Markus Keller) -ученому, специализирующемуся на физиологии винограда (см. статью «Когда виноградник нуждается в орошении?»). Чжан планирует завершить в качестве докторанта свои исследования в отношении содержания воды в ягодах винограда и его роли в развитии ягод.

Водный поток

«Нам известно, что вода, попадающая в ягоды, способствует их росту и урожайности, но мы склонны забывать о том, что ягоды и тратят воду в больших количествах и что это будет означать для созревания», - сказала Чжан. «Как и в теле человека, имеющего два круга кровообращения,  виноградное растение тоже имеет два круга - ксилему и флоэму», - сказала она. Ксилема является основным трубопроводом (проводящими путями), который доставляет воду и питательные вещества в ягоду винограда, а флоэма в основном доставляет в ягоды воду и сахара. Но в то время как ксилема может вывести избыточную воду, флоэма только переносит воду и сахара в ягоду, а не из нее.
По словам Чжан, состояние воды в ягодах винограда напрямую зависит от качества и урожайности. «Чистое количество роста ягод винограда определяется балансом вод [от притока флоэмы и ксилемы] и оттоком  [транспирации ягод и обратного потока ксилемы]». Она объяснила, что слишком много воды, содержащейся в ягоде, вызывает ее растрескивание, хотя и не вызывает сжатия. Чжан сравнила сосудистый путь с конвейерной лентой, которая выгружает раствор сахаров (растворимых твердых веществ) в ягоды. Но поскольку ягода заполняется растворимыми твердыми веществами, в созревающих ягодах наблюдается избыток воды из флоэмы. Утилизация избыточной воды требует как обратного потока ксилемы, так и транспирации ягод.
Предыдущие исследования показали, что после начала созревания ягод происходит снижение функции ксилемы как основного поставщика воды для ягоды. Чжан сказала, что ранее ученые полагали, что быстрое увеличение ягоды в размерах в период созревания приводит к разрушению проводящих путей ксилемы. С тех пор доктор Келлер и другие установили, что проводящие пути ксилемы в период активного роста ягод (начала созревания ягод) все еще остаются целыми, хотя гидравлический градиент заставляет ксилему останавливать или отклонять ее функцию импорта воды.
Исследования Юнь Чжан были сосредоточены на «ауте» потока воды (оттоке, обратном потоке), ставя своей задачей определение градиент, ответственный за снижение притока ксилемы, при этом изучение того, что происходит, когда вода выходит из ягоды, было довольно узким. Кроме того, Чжан изучила гипотезу о том, что сахара могут просачиваться из ягод вместе с обратным потоком ксилемы. Вопрос звучал так: «Поскольку существует обратный поток ксилемы и нет мембранного барьера, который бы препятствовал высвобождению сахаров в ксилеме, как так получается, что ягода не теряет сахара из обратного потока?».

Проверка гипотезы об утилизации сахаров была проведена в молекулярной лаборатории в университете Бордо методом поиска экспрессии генов, указывающих на рециркуляцию сахара, в плодоножке ягоды. «Если в ягоде идет рециркуляция сахаров, то там должны быть их «перевозчики», - сказала Чжан. «Хорошей новостью является то, что я обнаружила генную экспрессию всех десяти различных транспортёров сахаров, то есть этот механизм  существует. Это первый шаг в гипотезе рециркуляции сахаров ягоды винограда». Дальнейшие исследования будут сосредоточены на том, где расположены эти транспортеры и в понимании активность белков.

Ограничение обратного потока ксилемы

Исследования Юнь Чжан проходили с использованием трех сортов винограда: Мерло, Шираз  и Конкорд. Были исследованы три варианта опыта (в фазу, предшествующую началу созревания ягод) с целью увидеть эффект ограничения обратного потока ксилемы и ингибирования транспирации ягод:

  1. Применение антитранспиранта с целью ингибирования транспирации ягод
  2. Высверливание гребненожки с целью ограничения потока ксилемы
  3. Сочетание первого и второго методов
  4. Контрольный вариант – без каких –либо обработок и манипуляций.

Для всех сортов скорость накопления растворимых твердых веществ (сахаров) в ягодах с ограниченным потоком ксилемы или транспирации ягод была ниже, чем в контроле. В дополнительном эксперименте она также смогла замедлить активный процесс созревания ягод (то есть накопление сахаров) в горшечной культуре винограда сорта Шираз путем ограничения обратного потока ксилемы с помощью искусственного повышения давления в корнях винограда.
Путем удвоения воскообразного слоя кутикулы ягоды винограда с помощью применения Вапор гард (Vapor Gard) - антитранспиранта, используемого при выращивании многих фруктов, в частности, вишни и черешни для предотвращения растрескивание от дождя, Чжан смогла ограничить транспирацию в ягодах винограда, что увеличило заболеваемость растрескиванием ягод у всех трех исследуемых сортов. У сортов Шираз и Конкорд было больше трещин, чем у сорта  Мерло.
Чжан изучала мониторинг транспирации ягод в течение дня и обнаружила, что скорость транспирации ягод сильно коррелирует с дефицитом давления пара. Дефицит давления пара является мерой того, насколько сухой воздух: чем суще воздух, тем выше дефицит давления пара и выше скорость испарения ягод. Чжан объяснила, что транспирация ягод - это в основном кутикулярная транспирация, без какого-либо контроля со стороны устьиц. Было также установлено, что первоначально во время развития ягод транспирация увеличивается, а затем снижается, и это означает, что транспирация ягод не является надежным путем для обеспечения удаления воды из ягод.

Практическое значение

Исследование физиологии винограда, проведенное Юнь Чжан, имеет значение для производителей винограда, использующих дождевальные установки или имеющих высокий уровень грунтовых вод на своем винограднике. Разбрызгиватели могут увеличить влажность вокруг гроздей, что снизит скорость транспирации ягод. И наоборот, производители, способные манипулировать транспирацией ягод за счет снижения влажности в зоне кроны куста (надземной части куста) и гроздей, смогли бы избежать задержки созревания  ягод и их растрескивания.
«По сравнению с сортом Мерло ягоды сортов Конкорд и Шираз очень восприимчивы к растрескиванию», - сказала Чжан. Ягоды винограда сорта Конкорд были восприимчивы к растрескиванию в течение всего периода развития ягод, но ягоды винограда сорта Шираз проявляли восприимчивость к растрескиванию только после начала созревания и становились менее восприимчивыми, когда сахаристость сока ягод достигала 20 градусов Brix. «При использовании дождевальных систем для орошения виноградников сорта Конкорд должны быть приняты особые меры предосторожности», - заключила она.

 
< Внедряемые сорта винограда Загорулько   Водные стрессовые явления на виноградниках >
Искать по сайту:
или внутренним поиском:

Translator

Наверх