Растения киноа научились эффективно концентрировать и хранить соль так, чтобы она не вредила растительным тканям.

Крупа под названием киноа, которую совсем недавно не знали почти нигде, кроме Южной Америки, с середины 2000-х годов стала становиться все популярнее и популярнее. И у популярности есть свои причины: в крупе киноа больше белка, чем в любых злаках, содержание аминокислот в ней сбалансировано, в ней много витаминов и микроэлементов, особенно фосфора.

Поле киноа в Эквадоре. (Фото: pxhidalgo / Depositphotos) 

Пузырь с солью, выступающий над поверхностью листа киноа. (Фото: Jennifer Böhm / University of Würzburg)

Но у киноа есть и другие особенности – не пищевые, но тоже полезные. Индейцы, жившие в Андах, выращивали его многие тысячи лет, и за эти тысячи лет культура приспособилась выживать в не самых комфортных условиях. В частности, киноа нормально чувствует себя на засоленных почвах. Растение накапливает соль в специальных клетках на поверхности листьев, которые могут выдержать очень высокие концентрации соли.

В статье в Current Biology исследователи из Университета Вюрцбурга вместе с коллегами из Италии, Австралии, Саудовской Аравии и Китая описывают молекулярно-клеточный механизм, позволяющий киноа выносить большие концентрации соли. Хлорид натрия – то есть соль – поступает через корни в ткани растения поднимаясь до соленакапливающих клеток в листьях. Но сама по себе соль в них не сконцентрируется. Для этого в мембранах клеток есть ионные насосы – особые белки, которые транспортируют ионы натрия и хлора.

Такие белки-насосы (или белки-транспортеры) есть и у других растений, но у киноа их не нужно как-то дополнительно собирать и активировать, не нужно как-то специально включать гены, которые их кодируют. Эти белки-насосы уже есть в клетках листьев в достаточных количествах, так что, когда возникает солевой стресс, они сразу же начинают работать. То есть киноа не тратит время, чтобы запустить антистрессовые меры.

Часто такие белки, которые работают ионными насосами, работают в обе стороны. И пусть в другую сторону они работают очень неэффективно, когда концентрация ионов становится слишком велика, они могут начать пропускать их в «не ту» сторону. Но ионные каналы киноа работают исключительно в одном направлении. И какой бы ни была концентрация соли в клетке, из клетки они ее не выпустят.

Наконец, сами соленакапливающие клетки накапливают хлорид натрия не просто в цитоплазме – они бы тогда просто не выжили. Клетки транспортируют соль с помощью особых пузырьков-вакуолей, у которых в стенках стоят те же однонаправленные ионные насосы, что и в наружной клеточной мембране; и сама вакуоль выступает над поверхностью листа, как гигантский пузырь – ее объем в 200–1000 раз больше объема обычной клетки листа. Можно сказать, что клетка скрупулезно выполняет правила безопасности при работе с опасными веществами.

Засоление почв происходит довольно часто, как по естественным причинам, так и в результате человеческой деятельности. Злаки на соленых почвах не растут, но зато в таких местах могло бы расти киноа, тем более, что, как мы говорили в начале, по питательным свойствам оно превосходит многие привычные злаковые культуры.