İklim değişikliğinin daha sık kuraklık dönemlerine yol açması beklendiğinden araştırmacılar, bitkilerin uzun süreli su stresine uyum sağlamasına yardımcı olabilecek keşifler yapmak için giderek daha fazla çalışıyor.
Boyce Thompson Enstitüsü ve Cornell Üniversitesi'nden araştırmacılar, bir meyvede (domates, Solanum lycopersicum) su stresine tepki olarak gen ekspresyonu değişikliklerinin kapsamlı bir resmini sunmak için bitki yetiştiricilerinin stresle başa çıkabilecek meyve geliştirmesine yardımcı olabilecek genleri tanımlayan ilk çalışmayı tamamladılar. kuraklık koşulları.
Aralık sayısında yayınlandı Bitki FizyolojisiÇalışma, BTI'da yardımcı doçent ve Cornell'deki Bütünleyici Bitki Bilimi Okulu'nda (SIPS) Kıdemli Araştırma Görevlisi olan Carmen Catalá'nın araştırma ekibi tarafından yönetildi. İşbirliği yapan araştırmacılar arasında SIPS profesörü Jocelyn Rose ve aynı zamanda SIPS'te yardımcı profesör olan BTI profesörleri Jim Giovannoni, Zhangjun Fei ve Lukas Mueller yer alıyor.
Catalá, "Domates meyvesinde su stresine tepkide rol oynayan bir dizi gen belirledik" dedi. "Artık yetiştiricilerin kuraklık koşullarına uyum sağlayabilecek meyveler (sadece domates değil aynı zamanda üzüm, elma ve genel olarak etli meyveler) geliştirmelerine yardımcı olabilecek aday genleri seçmeye başlayabiliriz. Bu, bu verilerin uzun vadeli potansiyel bir uygulamasıdır."
Araştırmacılar domates yapraklarında ve altı meyve organında (perikarp, plasenta, septum, kolumella, jöle ve tohumlar) iki farklı zaman noktasında (büyüyen ve olgunlaşmış meyve) ve dört farklı su stresi koşulunda (yok, hafif, orta ve orta) gen ekspresyonunu incelediler. güçlü).
Araştırmacılar, meyve organ dokularının her birinin zaman içinde benzersiz şekillerde değiştiğini buldu.
Catala, "Su stresinden etkilenen eksprese edilen genlerin %1'den azı altı meyve dokusunun tümü arasında paylaşılıyordu ve etkilenen genlerin %50'den fazlası tek bir dokuya özgüydü" dedi.
Fizyolojik bozuklukları ve meyve kaybını tetikleyen kuraklığın olumsuz etkilerinin aksine, kuraklığın -en azından hafif kuraklığın- olumlu etkileri de vardır.
Örneğin araştırmacılar su stresinin olgun meyvelerdeki likopen miktarını artırdığını buldu. Likopen, sağlık yararları belgelenmiş bir antioksidandır. Su stresine maruz kalan meyvelerde ayrıca daha yüksek düzeyde nişasta biyosentezi vardı ve bu da daha tatlı domatesler üretebiliyordu.
Araştırmacılar ayrıca domatesleri gelecekteki su kuraklıklarına karşı daha dayanıklı olacak şekilde "eğitebileceklerini" de buldular.
Catalá laboratuvarında doktora sonrası bilim insanı ve makalenin ilk yazarı Philippe Nicolas, "İşlem görmüş bitkilerden tohumları ektiğimizde, strese maruz kalmış domateslerden elde edilen fidelerin, kontrol domateslerden elde edilen fidelere kıyasla su stresinden daha iyi iyileşme gösterdiğini bulduk" dedi.
Nicolas, olgun tohumlarda ekspresyonu su stresi tarafından tetiklenen ve gelecek nesil bitkilere su stresi toleransı kazandırmada önemli rol oynayabilecek birkaç gen belirlediklerini söyledi.
Araştırma birkaç açıdan zorluydu çünkü araştırmacılar meyveyi inceliyorlardı. Kuraklık stresine karşı bitki tepkilerine ilişkin çoğu çalışma, fide köklerini ve yapraklarını inceler çünkü bunların incelenmesi nispeten kolaydır.
Catalá, "Fideleri strese sokmak nispeten kolaydır, ancak bitkileri çok fazla strese sokarsanız çiçek açmayacak ve meyve vermeyeceklerdir" dedi. "Ayrıca, meyve üzerinde çalışmak istediğinizde yetişkin bitkiler yetiştirmeniz gerekir; bu da daha fazla zaman, alan ve genel kaynak gerektirir."