Турецкие учёные проанализировали биохимическую реакцию двух ключевых сортов пшеницы на засоление почвы – одну из главных угроз мировой продовольственной безопасности. Исследование специалистов Университета Коч проливает свет на то, как современная и древняя анатолийская пшеница адаптируются к солевому стрессу на клеточном уровне, открывая новые перспективы для селекции более выносливых культур.
В центре внимания оказались два сорта: современная хлебная пшеница «Алтай-2000», широко распространённая в мире, и «Кундуру-1149» – твёрдый сорт, происходящий от древних злаков, которые начали культивировать в предгорьях Караджадага около 12 тыс. лет назад. Ростки обоих сортов в лабораторных условиях помещали в гидропонную систему, постепенно увеличивая концентрацию хлорида натрия в питательном растворе. С помощью ядерно-магнитного резонанса учёные отслеживали изменения в их обмене веществ.
Эксперимент показал, что по мере роста концентрации соли рост побегов у обоих сортов заметно замедлялся. При этом статистически значимой разницы в их физиологической реакции на стресс не обнаружили. Однако биохимический анализ выявил более сложную картину: оба сорта пшеницы запускали глубокую и последовательную перестройку метаболизма для выживания. Моделирование показало, что по химическому составу можно со стопроцентной точностью определить, какому уровню солевого стресса подвергалось растение.
Исследователи выделили несколько соединений, которые могут отвечать за устойчивость к засолению. Среди них аминокислоты пролин и аспарагин, а также фруктоза и диметиламин. Пролин, в частности, помогает клеткам удерживать воду и защищает их внутренние структуры от повреждений. Изменение концентрации сахаров и органических кислот указывает на то, что растение перенаправляет энергию и ресурсы на борьбу со стрессом.
Эта работа важна тем, что она объединяет современные аналитические методы и генетический материал из одного из древнейших центров земледелия – Анатолийского плоскогорья. Сорт «Кундуру-1149» считается носителем уникального набора генов, адаптированных к суровым условиям. Полученные метаболические профили могут стать основой для селекционных программ, цель которых – вывести новые сорта пшеницы, способные расти на засолённых землях. Площадь таких земель в мире постоянно увеличивается из-за изменения климата и нерационального орошения.