Kadangi tikimasi, kad dėl klimato kaitos dažnesni sausrų periodai, mokslininkai vis dažniau siekia atrasti atradimus, galinčius padėti augalams prisitaikyti prie užsitęsusio vandens streso.
Boyce'o Thompsono instituto ir Kornelio universiteto mokslininkai baigė pirmąjį tyrimą, siekdami pateikti išsamų vaizdą apie genų ekspresijos pokyčius, reaguojant į vandens stresą vaisiuose – pomidoruose, Solanum lycopersicum – ir nustatyti genus, kurie galėtų padėti augalų selekcininkams sukurti vaisius, kurie gali susidoroti sausros sąlygos.
Paskelbta gruodžio mėnesio numeryje Augalų fiziologija, darbui vadovavo Carmen Catalá, PTI docento ir Kornelio integruoto augalų mokslo mokyklos (SIPS) vyresniojo mokslo darbuotojo, tyrimų grupė. Bendradarbiaujantys tyrėjai yra Jocelyn Rose, SIPS profesorė, ir PTI profesoriai Jimas Giovannoni, Zhangjun Fei ir Lukas Mueller, kurie taip pat yra SIPS profesoriai.
"Mes nustatėme keletą genų, kurie yra susiję su vandens streso atsaku pomidorų vaisiuose", - sakė Catalá. „Dabar galime pradėti atrinkti kandidatų genus, kurie galėtų padėti selekcininkams sukurti vaisius, kurie gali prisitaikyti prie sausros sąlygų, ir ne tik pomidorus, bet ir vynuoges, obuolius ir mėsingus vaisius apskritai. Tai yra ilgalaikis galimas šių duomenų pritaikymas.
Tyrėjai ištyrė genų ekspresiją pomidorų lapuose ir šešiuose vaisiaus organuose (apyvaisis, placenta, pertvara, kolumelė, želė ir sėklos) dviem skirtingais laiko momentais (auga ir subrendo vaisiai) ir keturiomis skirtingomis vandens streso sąlygomis (nėra, lengvas, vidutinis ir stiprus).
Tyrėjai nustatė, kad kiekvienas vaisiaus organo audinys laikui bėgant keitėsi unikaliais būdais.
"Mažiau nei 1% išreikštų genų, kuriuos paveikė vandens stresas, buvo pasidalinti tarp visų šešių vaisių audinių, o daugiau nei 50% paveiktų genų buvo būdingi vienam audiniui", - sakė Catala.
Priešingai nei neigiamas sausros poveikis, sukeliantis fiziologinius sutrikimus ir vaisių praradimą, yra tam tikrų teigiamų padarinių, susijusių su sausra – bent jau su lengva sausra.
Pavyzdžiui, mokslininkai nustatė, kad vandens stresas padidina likopeno kiekį prinokusiuose vaisiuose. Likopenas yra antioksidantas, turintis dokumentais patvirtintą naudą sveikatai. Vandens įtemptuose vaisiuose taip pat buvo didesnis krakmolo biosintezės lygis, todėl pomidorai gali būti saldesni.
Tyrėjai taip pat nustatė, kad jie gali „išmokyti“ pomidorus, kad jie būtų atsparesni būsimoms vandens sausroms.
„Kai sėjome apdorotų augalų sėklas, pastebėjome, kad streso paveiktų pomidorų daigai geriau atsigavo po vandens trūkumo, palyginti su kontrolinių pomidorų daigais“, – sakė Catalá laboratorijos doktorantas Philippe'as Nicolas ir pirmasis šio straipsnio autorius.
Nicolas teigė, kad jie nustatė keletą genų, kurių ekspresiją sukelia vandens stresas subrendusiose sėklose, kurie gali atlikti svarbų vaidmenį suteikiant naujos kartos augalų atsparumą vandens stresui.
Tyrimas keliais atžvilgiais buvo sudėtingas, nes tyrėjai žiūrėjo į vaisius. Daugumoje augalų reakcijos į sausros stresą tyrimų tiriamos sodinukų šaknys ir lapai, nes juos palyginti lengva ištirti.
„Palyginti lengva apkrauti sodinukus, bet jei per daug apkrausite augalus, jie nežydės ir nevys vaisių“, – sakė Catalá. „Be to, kai norite tyrinėti vaisius, turite auginti suaugusius augalus, o tai užima daugiau laiko, vietos ir bendrų išteklių.