Ученые нашли причину гибели клеток в ягодах винограда

Ученым в области виноградарства был предоставлен еще один инструмент для отбора сортов и адаптации их к более теплому климату благодаря изучению явления гибели клеток в ягодах винограда. Исследования были проведены группой ученых из Университета Аделаиды в Южной Австралии (University of Adelaide in South Australia).
Команда исследователей университета Аделаиды определила, что данное явление связано с нехваткой кислорода, обычно вызванной повышенной  температурой. В своем релизе профессор Стив Тайрмен (Steve Tyerman), заведующий кафедрой виноградарства в кампусе Университета Аделаиды в Уэйте (University of Adelaide’s Waite campus), сказал, что открытие имеет значение для всей отрасли виноградарства, поскольку гибель клеток изменяет профиль вкуса ягод винограда, присущий каждому конкретному сорту. «В 2008 году мы обнаружили феномен гибели клеток в винограде, который может быть причиной проблем с созреванием ягод.  С этого момента мы пытались установить, что именно вызывает гибель клеток», - сказал профессор Тайрмен. «Хотя было предположение, что в этом процессе задействован кислород, но до сих пор мы не знаем о роли кислорода и о том, как он попадает в ягоды».

Миниатюрный кислородный зонд, измеряющий содержание кислорода в ягоде сорта Шираз.
Исследование, проведенное профессором Тайрменом и аспирантом Зейу Сяо (Zeyu Xiao) из Учебного центра австралийского исследовательского совета (ARC) Университета по инновационным технологиям виноградарства и виноделия установило, что во время созревания виноград страдал от нехватки кислорода, что, в свою очередь, приводило к гибели клеток. Для проведения исследований был использован миниатюрный измеритель кислорода - впервые это было сделано на винограде, - чтобы сравнить профили кислорода во всей мякоти ягод технических сортов Шардоне и Шираз, а также в столовом бессемянном сорте винограда Руби сидлис .
Они обнаружили, что уровень дефицита кислорода тесно коррелирует с гибелью клеток в ягодах винограда, а измерения дыхания показали, что при созревании ягод с повышением температуры нехватка кислорода будет усиливаться.  «Путем манипуляций с искусственной подачей кислорода мы обнаружили, что небольшие поры на поверхности гребня и плодоножки ягоды жизненно важны для снабжения кислородом, и если они заблокированы, то это приводит к увеличению гибели клеток в ягоде сорта Шардоне. По сути, это душит ягоду», - сказал Сяо. «Мы также использовали рентгеновскую компьютерную микро-томографию (КТ), чтобы показать, что внутреннюю часть ягоды с небольшими порами на гребне ягоды соединяют воздушные каналы. Сорт Шираз имеет гораздо меньшую площадь этих пор для снабжения кислородом на гребне и плодоножке ягод, что, вероятно, объясняет его большую чувствительность к температуре и более высокую степень гибели клеток в ягоде», - пояснил он.

Рентгеновская компьютерная микро-томография (КТ) внутри ягоды винограда, показывающая воздушные пространства и воздушные каналы.
Профессор Тайрмен сказал, что на повышение температуры на каждые 10 градусов Цельсия потребность в кислороде в растениях удваивается. «Если происходит тепловой удар,, а температура поднимается с 30 ° С до 40 ° С, частота дыхания удваивается, и виноград должен получать кислород в два раза быстрее», - сказал он.
Профессор Тайрман отметил, что в естественных условиях гибель клеток произошла через 100 дней после цветения, и предыдущие исследования показали, что когда начинается гибель клеток, прекращается накопление сахара. Он сказал, что тепловые волны могут начать процесс гибели клеток в любое время до этого 100-дневного «окна», и это изменит профиль сортового вкуса ягоды. По его словам, единственное решение, доступное для решения этой проблемы - это сохранить виноград прохладным.
Университет Аделаиды также исследует различные способы охлаждения виноградников, в том числе использование туманного распыления воды и ночного орошения, однако профессор Тайрмен отметил, что даже полив был немного проблематичным, потому что вода блокировала крошечные поры и препятствовала тем самым поглощению кислорода. «Причиной гибели клеток стало то, чего мы не знали раньше, и это теперь должно учитываться при технологии возделывания виноградников», - сказал профессор Тайрмен.
Данное исследование проводилось в сотрудничестве с доктором Виктором Садрасом (Dr. Victor Sadras) из Южно-Австралийского научно-исследовательского института (SARDI) и доктором Сьюзи Роджерс (Dr. Suzy Rogiers) из  Департамента NSW, Вагга. Оно было опубликовано в журнале «Экспериментальная ботаника» в начале года. Исследование было поддержано Австралийским правительством по исследованиям в области промышленности, компанией  Wine Australia и отраслевыми партнерами.