Keďže sa očakáva, že zmena klímy povedie k častejším obdobiam sucha, výskumníci stále viac pracujú na objavoch, ktoré môžu pomôcť rastlinám prispôsobiť sa dlhodobému vodnému stresu.
Výskumníci z Boyce Thompson Institute a Cornell University dokončili prvú štúdiu, ktorá poskytla komplexný obraz o zmenách génovej expresie v reakcii na vodný stres v ovocí – paradajke Solanum lycopersicum – identifikujúc gény, ktoré by mohli pomôcť šľachtiteľom rastlín vyvinúť ovocie, ktoré sa dokáže vyrovnať podmienky sucha.
Uverejnené v decembrovom čísle Fyziológia rastlín, prácu viedol výskumný tím Carmen Catalá, odborná asistentka na BTI a Senior Research Associate na School of Integrative Plant Science (SIPS) v Cornell. Medzi spolupracujúcich výskumníkov patrí Jocelyn Rose, profesorka v SIPS, a profesori ZINZ Jim Giovannoni, Zhangjun Fei a Lukas Mueller, ktorí sú tiež mimoriadnymi profesormi v SIPS.
"Identifikovali sme množstvo génov, ktoré sa podieľajú na reakcii na vodný stres v ovocí paradajok," povedala Catalá. „Teraz môžeme začať vyberať kandidátske gény, ktoré by mohli pomôcť chovateľom vyvinúť ovocie, ktoré sa dokáže prispôsobiť podmienkam sucha, a to nielen paradajky, ale aj hrozno, jablká a mäsité ovocie vo všeobecnosti. Ide o dlhodobé potenciálne využitie týchto údajov.“
Vedci skúmali génovú expresiu v paradajkových listoch a šiestich ovocných orgánoch (oplodie, placenta, septum, columella, želé a semená) v dvoch rôznych časových bodoch (rastúce a zrelé ovocie) a v štyroch rôznych podmienkach vodného stresu (žiadny, mierny, stredný a silný).
Vedci zistili, že každé z tkanív ovocných orgánov sa časom zmenilo jedinečným spôsobom.
"Menej ako 1% exprimovaných génov, ktoré boli ovplyvnené vodným stresom, bolo zdieľaných medzi všetkými šiestimi ovocnými tkanivami a viac ako 50% postihnutých génov bolo špecifických pre jedno tkanivo," povedal Catala.
Na rozdiel od negatívnych účinkov sucha, ktoré spúšťa fyziologické poruchy a stratu plodov, existujú určité pozitívne účinky spojené so suchom – aspoň s miernym suchom.
Vedci napríklad zistili, že vodný stres zvyšuje množstvo lykopénu v zrelom ovocí. Lykopén je antioxidant, ktorý má zdokumentované zdravotné výhody. Ovocie namáhané vodou malo tiež vyššiu úroveň biosyntézy škrobu, čo by mohlo priniesť sladšie paradajky.
Vedci tiež zistili, že by mohli „vycvičiť“ paradajky, aby boli odolnejšie voči budúcim suchám vo vode.
„Keď sme zasiali semená z ošetrených rastlín, zistili sme, že sadenice zo stresovaných paradajok vykazovali zlepšené zotavenie z vodného stresu v porovnaní so sadenicami z kontrolných paradajok,“ povedal Philippe Nicolas, postdoktorand v laboratóriu v Catalá a prvý autor článku.
Nicolas povedal, že identifikovali niekoľko génov, ktorých expresia je indukovaná vodným stresom v zrelých semenách, čo by mohlo hrať dôležitú úlohu pri udeľovaní tolerancie voči vodnému stresu ďalšej generácii rastlín.
Štúdia bola náročná v niekoľkých ohľadoch, pretože vedci skúmali ovocie. Väčšina štúdií reakcií rastlín na stres zo sucha skúma korene a listy sadeníc, pretože sa dajú pomerne ľahko študovať.
"Je relatívne ľahké stresovať sadenice, ale ak rastliny príliš stresujete, nekvitnú a nevyvinú ovocie," povedala Catalá. "Navyše, keď chcete študovať ovocie, musíte pestovať dospelé rastliny, čo si vyžaduje viac času, priestoru a celkových zdrojov."