Фото: із відкритих джерел
Помірний тепловий стрес може «підготувати» томати до наступних хвиль спеки та підвищити врожайність. У дослідженні IGZ ефект зберігався до 10 днів і супроводжувався змінами в роботі генів теплової пам’яті.
Про це повідомляє сайт Аграрії разом з посиланням на Hortidaily.
Томати здатні формувати «пам’ять» про тепловий стрес і завдяки цьому краще переносити повторні періоди високих температур. До такого висновку дійшла міжнародна група дослідників під керівництвом д-ра Юстини Олас із Leibniz Institute for Horticultural Sciences (IGZ). Результати отримали як у контрольованих умовах, так і в польовому досліді; роботу опублікували в The Plant Journal.
Суть підходу — термічне «праймування» (thermal priming): після первинного помірного нагрівання рослина перебудовує реакції на стрес і протягом кількох днів зберігає «слід» цієї події, щоб швидше й ефективніше відповідати на наступну хвилю спеки.
Що показали досліди з томатом ‘Moneymaker’
У контрольованих умовах дослідники працювали з рослинами томата сорту ‘Moneymaker’. Після помірного теплового впливу рослини через кілька днів піддавали сильному повторному тепловому стресу. Непраймовані рослини зазнавали суттєвих ушкоджень, тоді як попередньо «підготовлені» помірним теплом краще витримували повторний стрес.
Окремо автори відзначають тривалість ефекту: вимірюваний захисний результат зберігався навіть за 10-денного інтервалу між первинним нагріванням і повторним стресом. Водночас із подовженням «фази пам’яті» ефект слабшав і вже не фіксувався після 20 днів. Це, на думку дослідників, підкреслює, що тривалість термічної пам’яті відрізняється між видами рослин.
Вплив на врожайність і якість плодів
Найпрактичніший для овочівництва результат — зміни продуктивності після повторних хвиль спеки.
- У контрольованих умовах праймовані рослини, які потім пережили повторний сильний тепловий стрес, у середньому дали на 41% більше плодів, ніж контрольні рослини без теплового стресу. Загальна маса плодів також була вищою.
- У польовому експерименті 2025 року в Гросберені (Großbeeren) рослини з попереднім помірним нагріванням і подальшим повторним тепловим стресом сформували приблизно на 53% більше плодів, ніж контроль без теплового стресу; загальна маса плодів також зросла.
Як маркери якості аналізували β-каротин і лютеїн — суттєвих відмінностей не виявили, що вказує на відсутність помітного впливу на якість плодів за цими показниками.
Водночас автори застерігають щодо інтерпретації польових даних: під час досліду змінювалися температура, освітленість і вологість, а сам польовий експеримент провели лише один раз, тож робити висновки про ефективність підходу в різних виробничих умовах поки що рано.
Молекулярні механізми: гени теплової пам’яті та регуляторний модуль
Щоб зрозуміти, як формується термічна пам’ять, дослідники проаналізували реакцію на повторний тепловий стрес на молекулярному рівні. За допомогою RNA-seq тканини апікальної меристеми пагона (shoot apical meristem) вони ідентифікували 267 генів, які особливо активно вмикалися після первинного теплового стресу та під час наступного стресу. Ці гени віднесли до так званих type II genes транскрипційної термічної пам’яті; серед них — SlBAG6 і SlHSFA2 (транскрипційний фактор, який відіграє центральну роль у відповіді термічної пам’яті).
У CRISPR-модифікованих рослин томата без функціонального SlHSFA2 здатність до термічного праймування значною мірою втрачалася, а відновлення апікальної меристеми після повторного теплового стресу погіршувалося. Додаткові аналізи показали, що SlHSFA2 регулює активацію гена SlBAG6.
Також встановили взаємодію SlHSFA2 з іншими транскрипційними факторами — ETHYLENE RESPONSE FACTORs (SlERFs): разом із SlHSFA2 вони посилювали активацію SlBAG6. Коли окремі SlERFs тимчасово «вимикали», жаростійкість знижувалася. Сукупно результати вказують на регуляторний модуль SlHSFA2–SlERF, який робить внесок у транскрипційну термічну пам’ять.
Що це може означати для виробництва
За висновком авторів, термічна пам’ять може виконувати адаптивну функцію в важливій овочевій культурі та бути основою для подальших досліджень і потенційного використання механізму під час розробки більш жаростійких томатів. Водночас у роботі підкреслюють: поки що не зрозуміло, як саме молекулярна відповідь «пам’яті» в підсумку призводить до зростання врожайності.