Budući da se očekuje da će klimatske promjene dovesti do sve češćih sušnih razdoblja, istraživači sve više rade na otkrićima koja mogu pomoći biljkama da se prilagode na produljeni nedostatak vode.
Istraživači s Instituta Boyce Thompson i Sveučilišta Cornell dovršili su prvu studiju koja je pružila sveobuhvatnu sliku promjena ekspresije gena kao odgovor na nedostatak vode u plodu – rajčici, Solanum lycopersicum – identificirajući gene koji bi mogli pomoći uzgajivačima biljaka da razviju voće koje se može nositi s sušni uvjeti.
Objavljeno u prosinačkom broju časopisa Fiziologija biljaka, rad je vodio istraživački tim Carmen Catalá, docentice na BTI-ju i više znanstvene suradnice u Školi integrativne znanosti o biljkama (SIPS) na Cornellu. Među istraživačima koji surađuju su Jocelyn Rose, profesorica na SIPS-u, i profesori BTI-a Jim Giovannoni, Zhangjun Fei i Lukas Mueller, koji su također pomoćni profesori na SIPS-u
"Identificirali smo niz gena koji su uključeni u odgovor na stres kod ploda rajčice", rekao je Catalá. “Sada možemo početi odabirati gene kandidate koji bi mogli pomoći uzgajivačima da razviju voće koje se može prilagoditi uvjetima suše, i to ne samo rajčice, već i grožđe, jabuke i općenito mesnato voće. To je dugoročna potencijalna primjena ovih podataka.”
Istraživači su promatrali ekspresiju gena u lišću rajčice i šest organa ploda (perikarp, posteljica, septum, kolumela, žele i sjemenke) u dvije različite vremenske točke (rast i zreli plod) i pod četiri različita uvjeta nedostatka vode (nikakvi, blagi, srednji i jak).
Istraživači su otkrili da se svako tkivo organa voća mijenjalo na jedinstven način tijekom vremena.
"Manje od 1% eksprimiranih gena na koje je utjecao nedostatak vode dijelilo se među svih šest tkiva voća, a više od 50% pogođenih gena bilo je specifično za jedno tkivo", rekao je Catala.
Nasuprot negativnim učincima suše, koja izaziva fiziološke poremećaje i gubitak plodova, postoje neki pozitivni učinci povezani sa sušom – barem kod blage suše.
Na primjer, istraživači su otkrili da nedostatak vode povećava količinu likopena u zrelom voću. Likopen je antioksidans koji ima dokumentirane zdravstvene prednosti. Voće pod stresom vode također je imalo višu razinu biosinteze škroba, što je moglo dati slađe rajčice.
Istraživači su također otkrili da mogu "istrenirati" rajčice da budu otpornije na buduće vodene suše.
"Kada smo posijali sjeme iz tretiranih biljaka, otkrili smo da su sadnice rajčica pod stresom pokazale bolji oporavak od nedostatka vode u usporedbi s sadnicama iz kontrolnih rajčica", rekao je Philippe Nicolas, postdoktorand u Cataláinom laboratoriju i prvi autor rada.
Nicolas je rekao da su identificirali nekoliko gena čija je ekspresija inducirana nedostatkom vode u zrelim sjemenkama, a koji bi mogli igrati važnu ulogu u prenošenju otpornosti na stres kod sljedeće generacije biljaka.
Studija je bila izazovna na nekoliko načina jer su istraživači promatrali voće. Većina studija odgovora biljaka na stres od suše ispituje korijenje i lišće sadnica jer ih je relativno lako proučavati.
"Relativno je lako podvrgnuti stresu sadnice, ali ako biljke previše podvrgnete stresu, one neće cvjetati i razvijati plodove", rekao je Catalá. "Osim toga, kada želite proučavati voće, morate uzgajati odrasle biljke, što zahtijeva više vremena, prostora i ukupnih resursa."