از آنجایی که انتظار میرود تغییرات اقلیمی منجر به دورههای مکرر خشکسالی شود، محققان به طور فزایندهای در تلاش هستند تا اکتشافاتی را انجام دهند که به گیاهان کمک کند تا با تنش آبی طولانیمدت سازگار شوند.
محققان موسسه بویس تامپسون و دانشگاه کرنل اولین مطالعه را برای ارائه تصویری جامع از تغییرات بیان ژن در پاسخ به استرس آب در یک میوه - گوجهفرنگی، Solanum lycopersicum - تکمیل کردند و ژنهایی را شناسایی کردند که میتوانند به پرورش دهندگان گیاه کمک کنند تا میوههایی را تولید کنند که میتوانند با آن مقابله کنند. شرایط خشکسالی
منتشر شده در شماره دسامبر فیزیولوژی گیاهیاین کار توسط تیم تحقیقاتی کارمن کاتالا، استادیار در BTI و دانشیار ارشد پژوهشی در دانشکده علوم گیاهی یکپارچه (SIPS) در کرنل رهبری شد. محققان همکار عبارتند از جوسلین رز، استاد SIPS، و اساتید BTI، جیم جیووانونی، ژانگجون فی و لوکاس مولر، که همچنین اساتید کمکی در SIPS هستند.
کاتالا گفت: "ما تعدادی ژن را شناسایی کردیم که در پاسخ به استرس آب در میوه گوجه فرنگی نقش دارند." ما اکنون میتوانیم شروع به انتخاب ژنهای کاندید کنیم که میتوانند به پرورش دهندگان میوههایی که میتوانند با شرایط خشکسالی سازگار شوند، و نه تنها گوجهفرنگی، بلکه به طور کلی انگور، سیب و میوههای گوشتی را توسعه دهند. این یک کاربرد بالقوه بلندمدت از این داده ها است.»
محققان بیان ژن در برگهای گوجهفرنگی و شش اندام میوه (پریکارپ، جفت، سپتوم، کلوملا، ژله و دانهها) را در دو زمان مختلف (در حال رشد و میوه رسیده) و تحت چهار شرایط تنش آبی متفاوت (هیچ، خفیف، متوسط و قوی).
محققان دریافتند که هر یک از بافت های اندام میوه در طول زمان به روش های منحصر به فردی تغییر می کند.
کاتالا گفت: «کمتر از 1 درصد از ژنهای بیان شده که تحت تأثیر تنش آبی قرار گرفتند در بین هر شش بافت میوه مشترک بودند و بیش از 50 درصد از ژنهای آسیبدیده مختص یک بافت واحد بودند».
برخلاف اثرات منفی خشکسالی، که باعث اختلالات فیزیولوژیکی و از دست دادن میوه می شود، برخی اثرات مثبت مرتبط با خشکسالی وجود دارد - حداقل با خشکسالی خفیف.
به عنوان مثال، محققان دریافتند که استرس آب باعث افزایش میزان لیکوپن در میوه های رسیده می شود. لیکوپن یک آنتی اکسیدان است که دارای مزایای سلامتی است. میوه های تحت تنش آب نیز دارای سطوح بالاتری از بیوسنتز نشاسته بودند که می توانست گوجه فرنگی شیرین تری تولید کند.
محققان همچنین دریافتند که میتوانند گوجهفرنگیها را طوری تربیت کنند که در برابر خشکسالیهای آبی آینده مقاومتر باشند.
فیلیپ نیکولاس، دانشمند فوق دکترا در آزمایشگاه کاتالا و اولین نویسنده این مقاله، گفت: «زمانی که بذر گیاهان تیمار شده را کاشتیم، متوجه شدیم که نهالهای گوجهفرنگی تحت تنش در مقایسه با نهالهای گوجهفرنگی شاهد بهبودی بهتری از تنش آبی نشان دادند.
نیکلاس گفت که آنها چندین ژن را شناسایی کردند که بیان آنها توسط تنش آبی در دانههای بالغ ایجاد میشود که میتواند نقش مهمی در تحمل تنش آبی به نسل بعدی گیاهان داشته باشد.
این مطالعه از چند جهت چالش برانگیز بود زیرا محققان در حال بررسی میوه بودند. اکثر مطالعات در مورد واکنش گیاه به تنش خشکی ریشه و برگ گیاهچه را بررسی می کنند زیرا مطالعه آنها نسبتاً آسان است.
کاتالا گفت: "تحت فشار دادن به نهال ها نسبتا آسان است، اما اگر به گیاهان بیش از حد استرس وارد کنید، آنها گل نمی دهند و میوه نمی دهند." به علاوه، زمانی که می خواهید میوه مطالعه کنید، باید گیاهان بالغ را پرورش دهید، که زمان، فضا و منابع کلی بیشتری را می طلبد.