Kako se očekuje da će klimatske promjene dovesti do češćih perioda suše, istraživači sve više rade na pronalaženju otkrića koja mogu pomoći biljkama da se prilagode dugotrajnom stresu vode.
Istraživači sa Instituta Boyce Thompson i Univerziteta Cornell završili su prvu studiju koja pruža sveobuhvatnu sliku promjena ekspresije gena kao odgovora na stres vode u voću – paradajzu, Solanum lycopersicum – identifikujući gene koji bi mogli pomoći uzgajivačima biljaka da razviju plodove koji se mogu nositi sa uslovi suše.
Objavljeno u decembarskom izdanju br Plant Physiology, rad je vodio istraživački tim Carmen Catalá, docentice na BTI i višeg istraživačkog saradnika na Školi za integrativnu nauku o biljkama (SIPS) u Cornell-u. Istraživači suradnici uključuju Jocelyn Rose, profesoricu na SIPS-u, i profesore BTI-a Jim Giovannoni, Zhangjun Fei i Lukas Mueller, koji su također vanredni profesori na SIPS-u
"Identificirali smo brojne gene koji su uključeni u odgovor na stres vode u plodu paradajza", rekao je Catalá. „Sada možemo početi da biramo gene kandidate koji bi mogli pomoći uzgajivačima da razviju voće koje se može prilagoditi uslovima suše, i to ne samo paradajza, već i grožđa, jabuke i mesnato voće uopšte. To je dugoročna potencijalna primjena ovih podataka.”
Istraživači su posmatrali ekspresiju gena u listovima paradajza i šest organa ploda (perikarp, posteljica, septum, kolumela, žele i semenke) u dve različite vremenske tačke (rast i zrelo voće) i pod četiri različita stanja vodenog stresa (bez, blagi, srednji i jaka).
Istraživači su otkrili da se svako tkivo organa voća mijenja na jedinstven način tokom vremena.
“Manje od 1% eksprimiranih gena na koje je utjecao stres vode podijeljeno je među svih šest voćnih tkiva, a više od 50% zahvaćenih gena bilo je specifično za jedno tkivo”, rekao je Catala.
Za razliku od negativnih efekata suše, koje izazivaju fiziološke poremećaje i gubitak plodova, postoje neki pozitivni efekti povezani sa sušom – barem sa blagom sušom.
Na primjer, istraživači su otkrili da vodeni stres povećava količinu likopena u zrelom voću. Likopen je antioksidans koji ima dokazane zdravstvene prednosti. Voće koje je pod stresom imalo je i viši nivo biosinteze skroba, što bi moglo dati slađi paradajz.
Istraživači su također otkrili da bi mogli "obučiti" paradajz da bude otporniji na buduće vodene suše.
“Kada smo posijali sjeme tretiranih biljaka, otkrili smo da su sadnice paradajza pod stresom pokazale bolji oporavak od vodenog stresa u odnosu na sadnice kontrolnih paradajza,” rekao je Philippe Nicolas, postdoktorski naučnik u Cataláinoj laboratoriji i prvi autor rada.
Nicolas je rekao da su identificirali nekoliko gena čija je ekspresija izazvana stresom vode u zrelim sjemenkama, koji bi mogli igrati važnu ulogu u prenošenju tolerancije na stres vode sljedećoj generaciji biljaka.
Studija je bila izazovna na nekoliko načina jer su istraživači gledali voće. Većina studija o reakcijama biljaka na stres od suše ispituje korijenje i listove sadnica jer ih je relativno lako proučavati.
“Relativno je lako stresti sadnice, ali ako previše stresete biljke, one neće procvjetati i razviti plodove”, rekao je Catalá. “Plus, kada želite proučavati voće, morate uzgajati odrasle biljke, što zahtijeva više vremena, prostora i ukupnih resursa.”