Исследование показало, что грибы и бактерии слегка меняют химический состав листьев винограда

Согласно исследованию, опубликованному во вторник в журнале Plant Biology, инокуляция виноградных лоз микоризными грибами и полезными бактериями вызывала небольшие, но измеримые изменения содержания минеральных веществ и летучих соединений в листьях. Реакция Tempranillo и Cabernet Sauvignon различалась. По словам исследователей, результаты показывают, что эти микроорганизмы могут менять исходный химический состав листьев, что потенциально влияет на реакцию лоз на последующий биологический стресс. Однако работа не доказала, что растения стали устойчивее к болезням.

В исследовании рассматривались арбускулярные микоризные грибы (AMF), живущие в симбиозе с корнями растений, а также ризобактерии, стимулирующие рост растений (PGPR). Учёные изучают такие микробные союзы как возможную альтернативу химическим средствам защиты растений, особенно для виноградников, стремящихся снизить воздействие на окружающую среду и одновременно сохранить здоровье растений.

Как говорится в аннотации к статье, исследователи оценивали, может ли инокуляция двух сортов винограда этими полезными микроорганизмами улучшить минеральное питание листьев и повысить содержание летучих органических соединений (ЛОС), связанных с конститутивной защитой растений. Эти соединения входят в химический профиль листьев и могут участвовать в передаче сигналов и реакции растений на стресс. Кроме того, исследователи измерили ионом растений — минеральный состав листьев.

В листьях обоих сортов обнаружили более 40 летучих соединений. Большинство из них образовывалось по липоксигеназно-гидропероксидлиазному пути, который связан с так называемыми зелёными летучими соединениями — веществами, часто ассоциируемыми с повреждением растений и передачей сигналов защиты. Общее содержание ЛОС у Cabernet Sauvignon было выше, чем у Tempranillo. У этого сорта также отмечались более высокие уровни пентильных летучих соединений листьев, некоторых зелёных летучих соединений и ряда веществ, образующихся по шикиматному пути.

Микробная обработка по-разному повлияла на сорта. У Cabernet Sauvignon микоризная ассоциация повысила концентрацию зелёных летучих соединений и способствовала накоплению 2-гексеналя и 3-гексеналя — веществ, связанных с запахом листьев и реакцией растений на стресс. У Tempranillo, напротив, исследователи зафиксировали снижение содержания летучих соединений, синтезируемых по мевалонатному пути.

Результаты анализа минеральных веществ также различались в зависимости от сорта. Микоризация повысила содержание меди в листьях Tempranillo и снизила содержание железа в листьях Cabernet Sauvignon. У Cabernet Sauvignon при симбиозе с AMF уменьшилось и количество растворимых фенольных соединений в листьях. Фенольные соединения часто изучают в связи с их ролью в защите и обмене веществ растений, однако в аннотации к статье не утверждается, что обнаруженные изменения обеспечили более эффективную защиту от патогенов.

Авторы охарактеризовали выявленные эффекты как незначительные и зависящие от сорта. Иными словами, микробная инокуляция меняла химический состав листьев, но характер и степень изменений определялись сортом винограда. По словам исследователей, эти различия могут быть связаны с разным уровнем устойчивости; они также отметили, что нельзя исключать синтез ЛОС в ответ на атаку патогенов. Вместе с тем в аннотации не говорится, что обработка доказанно подготовила лозы к сопротивлению последующему заражению.

Это различие важно на фоне растущего интереса к биологическим средствам, которые могли бы помочь виноградникам сократить использование традиционных химических препаратов для защиты растений. Поскольку Tempranillo и Cabernet Sauvignon — важные винные сорта, результаты могут представлять интерес для отрасли, стремящейся к более устойчивому управлению виноградниками. Однако они также показывают, что обработка, меняющая химический состав листьев одного сорта, может не дать такого же эффекта у другого. Поэтому нельзя исходить из того, что микробную инокуляцию можно одинаково применять ко всем винным сортам.

Для выделения и анализа летучих соединений исследователи использовали твердофазную микроэкстракцию из паровой фазы и газовую хроматографию с масс-спектрометрией. Минеральные вещества измеряли методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, а содержание белков, сахаров, фенольных соединений, крахмала и пролина оценивали спектрофотометрическими методами. Эти измерения позволили сравнить химические выделения листьев и их питательное состояние после инокуляции.

Авторы статьи — D. Kozikova, I. Pascual, I. Garmendia и N. Goicoechea. Судя по аннотации, исследование дополняет данные о том, что полезные почвенные микроорганизмы могут влиять на физиологию виноградной лозы, причём это влияние отличается сложностью и зависит от сорта. Чтобы выяснить, повышают ли наблюдавшиеся изменения в листьях устойчивость лоз к реальному воздействию патогенов в полевых условиях, потребуются дальнейшие исследования.