Водный дефицит и засоление у винограда: ранние и поздние изменения профилей транскриптов и метаболитов

Виноград выращивают в полузасушливых регионах, где засуха и засоление — распространённые проблемы. Чтобы выявить гены и метаболические пути с общими и различающимися реакциями на постепенно создаваемый длительный (16 дней) дефицит воды и сопоставимый стресс засоления, у Vitis vinifera cv. Cabernet Sauvignon анализировали экспрессию транскриптов с помощью микрочипов, применяли количественную ПЦР с обратной транскрипцией и исследовали метаболиты. В этом первом исследовании такого рода выявлены отчётливые различия между реакциями на дефицит воды и засоление. При одинаковом водном потенциале стебля дефицит воды быстрее и сильнее подавлял рост побегов, чем засоление. Одной из самых ранних реакций на дефицит воды стало повышение уровня транскрипта активазы Rubisco (на 4-й день), тогда как у растений в условиях засоления оно произошло значительно позже (на 12-й день). По мере усиления дефицита воды изменялось большее число транскриптов, связанных с метаболизмом, транспортом и биогенезом клеточных компонентов, чем при засолении. При засолении изменялся более высокий процент транскриптов, связанных с транскрипцией, синтезом белка и его последующими превращениями, чем при дефиците воды. Анализ метаболитов показал, что в растениях при дефиците воды концентрации глюкозы, малата и пролина были выше, чем в засолённых растениях. Различия в содержании метаболитов были связаны с различиями в уровнях транскриптов многих генов, участвующих в энергетическом обмене и усвоении азота, в частности в фотосинтезе, глюконеогенезе и фотодыхании. По-видимому, растения при дефиците воды в большей степени, чем засолённые растения, нуждаются в осмотической адаптации, обезвреживании свободных радикалов (активных форм кислорода) и защите от фотоингибирования.