Konopie w ekstremalnym upale. Spadek THC i CBD oraz silny stres komórkowy
Długotrwała ekspozycja na ekstremalne upały może obniżyć produkcję THC i CBD u konopi, jednocześnie wywołując znaczne reakcje stresu biochemicznego i genetycznego. Wynika z nowego badania opublikowanego w czasopiśmie Plant Stress.
Badacze z Kangwon National University w Korei Południowej, Institute of Cannabis Research na Colorado State University Pueblo oraz Chuncheon Bioindustry Foundation zbadali, jak konopie reagują na utrzymujące się wysokie temperatury. W eksperymencie wykorzystano Pink Pepper, bogatą w CBD odmianę konopi włóknistych opracowaną do celów badawczych nad konopiami.
Warunki eksperymentu i kluczowe wyniki
Rośliny poddano działaniu temperatury 45°C (113°F) przez 40, 80 i 160 godzin. Badacze mierzyli poziomy kannabinoidów wraz z biochemicznymi wskaźnikami uszkodzeń komórkowych, a po najdłuższym okresie ekspozycji przeanalizowali zmiany w aktywności genów.
Po 80 godzinach ekspozycji na ciepło całkowite poziomy THC i całkowite poziomy CBD zaczęły spadać w porównaniu z roślinami kontrolnymi. Spadek ten zbiegł się ze zmniejszoną aktywnością genów odpowiedzialnych za biosyntezę kannabinoidów, co sugeruje, że wysoka temperatura zakłócała zdolność rośliny do produkcji tych związków, a nie jedynie powodowała degradację kannabinoidów już obecnych w tkankach.
Rośliny wykazywały także znaczne oznaki stresu fizjologicznego. Nadtlenek wodoru i malondialdehyd (wskaźniki związane ze stresem oksydacyjnym i uszkodzeniami błon komórkowych), wzrosły odpowiednio do 7,79-krotności i siedmiokrotności poziomu kontrolnego po 40 godzinach ekspozycji i pozostały podwyższone aż do 160 godzin.
Jednocześnie rośliny uruchomiły szereg odpowiedzi obronnych. Całkowita zawartość związków fenolowych wzrosła niemal dziesięciokrotnie, podczas gdy flawonoidy zwiększyły się prawie dziewięciokrotnie po długotrwałej ekspozycji na ciepło. Prolina i rozpuszczalne węglowodany (związki mogące pomagać roślinom radzić sobie ze stresem środowiskowy) również istotnie wzrosły.
Reakcje morfologiczne i histochemiczne wykrywanie rodnika ponadtlenkowego u roślin Cannabis sativa L. odm. Pink Pepper poddanych stresowi cieplnemu (45 ± 2 °C). Rośliny kontrolne (Con) uprawiano w temperaturze 23 ± 2 °C, natomiast rośliny poddane stresowi cieplnemu eksponowano na podwyższoną temperaturę przez 40 h (HS40), 80 h (HS80) i 160 h (HS160). A: Reakcje morfologiczne całych roślin C. sativa odm. Pink Pepper na postępujący w czasie stres cieplny, B: Rozkład rodników ponadtlenkowych na poziomie liścia wizualizowany za pomocą barwienia Nitro Blue Tetrazolium (NBT) w warunkach kontrolnych i stresu cieplnego, C: Ilościowa ocena akumulacji rodnika ponadtlenkowego na podstawie analizy obrazów cyfrowych liści barwionych NBT, D: Ilościowa klasyfikacja obszarów liści barwionych NBT w oparciu o progi intensywności pikseli. Wartości dla Weak (niska intensywność), Medium (umiarkowana intensywność) i Strong (wysoka intensywność) reprezentują procentowy udział powierzchni barwionej w stosunku do całkowitej powierzchni liścia. FTOT oznacza sumę tych powierzchni barwionych.
Reakcje genetyczne i znaczenie dla upraw
Analiza genetyczna po 160 godzinach wykazała zwiększoną aktywność genów zaangażowanych w białka szoku cieplnego, fałdowanie białek i inne mechanizmy ochrony komórkowej. W przeciwieństwie do tego, szlaki metaboliczne zaangażowane w fotosyntezę, metabolizm węglowodanów oraz produkcję kannabinoidów zostały stłumione.
Badacze stwierdzili, że rosnące globalne temperatury mogą zagrozić produktywności upraw konopi oraz stabilności związków o znaczeniu komercyjnym, takich jak THC i CBD. Według nich wyniki te dostarczają dodatkowych informacji o tym, jak konopie reagują na długotrwałe upały, i mogą pomóc badaczom w opracowywaniu odmian lepiej zdolnych do utrzymywania produkcji kannabinoidów w coraz cieplejszych warunkach uprawy.
Wyniki są szczególnie istotne dla uprawy konopi w plenerze, ponieważ ekstremalne fale upałów stają się coraz częstsze. Należy jednak pamiętać, że eksperyment przeprowadzono na jednej, bogatej w CBD odmianie konopi włóknistych w warunkach kontrolowanych. Dlatego potrzebne będą dalsze badania z udziałem różnych odmian marihuany i konopi włóknistych oraz w bardziej typowych temperaturach polowych, aby określić, jak szeroko można uogólnić te wyniki.
Przeczytaj na Soft Secrets także o:
Naturalne a wymuszone kwitnienie konopi
227 terpenów w konopiach. Dlaczego każda odmiana pachnie inaczej?
Jak z CBD powstaje THC? Naukowcy wyjaśniają mechanizm krok po kroku
L
Luke.Konopiacki
