Kuna kliimamuutused põhjustavad eeldatavasti sagedasemaid põuaperioode, töötavad teadlased üha enam selle nimel, et teha avastusi, mis aitavad taimedel kohaneda pikaajalise veestressiga.
Boyce Thompsoni instituudi ja Cornelli ülikooli teadlased on lõpetanud esimese uuringu, et anda põhjalik pilt geeniekspressiooni muutustest vastusena veestressile puuviljas – tomatis, Solanum lycopersicum –, tuvastades geenid, mis võiksid aidata taimekasvatajatel välja töötada puuvilju, mis suudavad toime tulla. põua tingimused.
Avaldatud detsembrikuu numbris Taimede füsioloogia, tööd juhtis uurimisrühm Carmen Catalá, STI dotsent ja Cornelli integreeriva taimeteaduse kooli (SIPS) vanemteadur. Teadlaste koostööd teevad SIPSi professor Jocelyn Rose ning STI professorid Jim Giovannoni, Zhangjun Fei ja Lukas Mueller, kes on ka SIPSi abiprofessorid.
"Tuvastasime mitmeid geene, mis on seotud tomati viljade veestressi reaktsiooniga," ütles Catalá. "Nüüd saame hakata valima kandidaatgeene, mis võiksid aidata aretajatel välja töötada puuvilju, mis suudavad kohaneda põuatingimustega, ja mitte ainult tomateid, vaid ka viinamarju, õunu ja lihavaid puuvilju üldiselt. See on nende andmete pikaajaline potentsiaalne rakendus.
Teadlased uurisid geeniekspressiooni tomati lehtedes ja kuues viljaorganis (perikarp, platsenta, vahesein, kolumella, tarretis ja seemned) kahel erineval ajahetkel (kasvavad ja küpsed viljad) ja nelja erineva veestressi tingimustes (puudub, kerge, keskmine ja tugev).
Uurijad leidsid, et iga viljaelundi kude muutus aja jooksul ainulaadsel viisil.
"Vähem kui 1% ekspresseeritud geenidest, mida veestress mõjutas, jagati kõigi kuue viljakoe vahel ja rohkem kui 50% mõjutatud geenidest olid spetsiifilised ühele koele, " ütles Catala.
Vastupidiselt põua negatiivsetele mõjudele, mis põhjustavad füsioloogilisi häireid ja viljade kadu, on põuaga seotud mõned positiivsed mõjud – vähemalt kerge põuaga.
Näiteks leidsid teadlased, et veestress suurendab lükopeeni kogust küpsetes viljades. Lükopeen on antioksüdant, millel on dokumenteeritud kasu tervisele. Veestressi all kannatavatel puuviljadel oli ka kõrgem tärklise biosünteesi tase, mis võis anda magusamaid tomateid.
Teadlased leidsid ka, et nad võiksid "koolitada" tomateid tulevaste veepõudade suhtes vastupidavamaks.
"Kui külvasime töödeldud taimede seemneid, avastasime, et stressis olevate tomatite seemikud taastusid paremini veestressist võrreldes kontrolltomatite seemikutega," ütles Catalá labori järeldoktor Philippe Nicolas ja selle paberi esimene autor.
Nicolas ütles, et nad tuvastasid mitu geeni, mille ekspressiooni indutseerib veestress küpsetes seemnetes, mis võivad mängida olulist rolli veestressitaluvuse andmisel järgmise põlvkonna taimedele.
Uuring oli mitmel viisil keeruline, kuna teadlased vaatasid puuvilju. Enamikus taimede põuastressile reageerimise uuringutes uuritakse seemikute juuri ja lehti, kuna neid on suhteliselt lihtne uurida.
"Seemikute survestamine on suhteliselt lihtne, kuid kui taimi liiga palju stressate, siis nad ei õitse ega kasvata vilja," ütles Catalá. "Lisaks, kui soovite puuvilju uurida, peate kasvatama täiskasvanud taimi, mis võtab rohkem aega, ruumi ja üldisi ressursse."