Глобальные климатические изменения продолжают оказывать значительное влияние на сельское хозяйство, вызывая колебания температур, которые становятся всё более заметными. Одним из самых тревожных последствий этих изменений является увеличение случаев низких температур (LT) в весенний сезон, что в свою очередь усугубляет нестабильность цикла производства пшеницы (Triticum aestivum L.). Это явление затрагивает множество стран, включая Китай, США и Австралию, и требует серьезного внимания со стороны агрономов и исследователей.
Абиотические факторы и их влияние на пшеницу
В Китае весенние низкие температуры стали основным абиотическим фактором, ограничивающим безопасное выращивание пшеницы, особенно в среднем и нижнем течении реки Янцзы. В этот период, когда пшеница начинает колоситься, молодые колосья становятся особенно уязвимыми к низким температурам, что приводит к значительному снижению их способности противостоять неблагоприятным условиям. Это, в свою очередь, приводит к нарушению нормального роста и развития растений, что отражается на морфологии зерна, уменьшении массы 1000 зёрен и, как следствие, снижении общей урожайности.
Крахмал и его значение для качества пшеницы
Крахмал является основным компонентом пшеничного зерна, составляя около 70% его сухой массы. Он состоит из двух полисахаридов: амилозы и амилопектина. Качество и количество урожая пшеницы во многом зависят от ферментов, которые контролируют синтез крахмала. В частности, сукрозосинтаза (SuS) играет ключевую роль в наливе зерна и накоплении крахмала после цветения.
Кроме того, АДФ-глюкозопирофосфорилаза (AGPase) является важным ферментом, ограничивающим скорость синтеза крахмала в зернах пшеницы и риса. Однако стрессовые факторы, такие как сильная жара, обезвоживание и низкие температуры, могут значительно снижать активность этих ферментов, что негативно сказывается на урожайности и качестве зерна.
Протеомика как инструмент исследования
Метод протеомики стал важным инструментом для изучения реакции пшеницы на абиотические стрессы, включая засуху, высокую и низкую температуры, а также засоление. Исследования показали, что в зернах пшеницы было выявлено 256 дифференциально экспрессируемых белков (ДЭП), которые участвуют в энергетическом метаболизме, защите и передаче сигналов. Эти белки играют ключевую роль в адаптации растений к неблагоприятным условиям, обеспечивая их выживание и продуктивность.
Учитывая всё вышесказанное, становится очевидным, что изменения климата, в частности, колебания низких температур, представляют собой серьёзную угрозу для производства пшеницы по всему миру. Для обеспечения устойчивости сельского хозяйства необходимо развивать новые подходы к селекции и агрономическим практикам, а также активно использовать методы молекулярной биологии и протеомики для изучения реакции растений на стрессовые факторы. Это позволит не только адаптировать существующие сорта пшеницы к изменяющимся условиям, но и создать новые, более устойчивые к климатическим изменениям.
Полная статья: Journal of Integrative Agriculture
