Νέες στρατηγικές για τη διάσωση των πιο απαραίτητων σιτηρών στον κόσμο

[Giannis]

Τα Φυτά είναι ακριβώς όπως εμείς, με μοναδικές τεχνικές χειρισμού του στρες. Για να σώσουν μια από τις πιο σημαντικές καλλιέργειες στη Γη από ακραίες κλιματικές μεταβολές, οι επιστήμονες χαρτογραφούν τις δικές τους στρατηγικές για την καταπολέμηση του στρες.

Μια ομάδα του UC Riverside έμαθε τι συμβαίνει στις ρίζες των φυτών ρυζιού όταν έρχονται αντιμέτωπες με δύο είδη αγχωτικών σεναρίων: πολύ νερό ή πολύ λίγο. Αυτές οι παρατηρήσεις αποτελούν τη βάση νέων προστατευτικών στρατηγικών.

«Αυτή η μία καλλιέργεια είναι η κύρια πηγή θερμίδων για πάνω από το 45 τοις εκατό της ανθρωπότητας, αλλά οι σοδειές της κινδυνεύουν», δήλωσε η Τζούλια Μπέιλι-Σέρρες, γενετιστής του UCR και επικεφαλής της μελέτης. «Στις ΗΠΑ, οι πλημμύρες ανταγωνίζονται τις ξηρασίες όσον αφορά τις ζημιές στις καλλιέργειες των αγροτών κάθε χρόνο».

Ενώ είναι δυνατό το ρύζι να ανθίσει σε πλημμυρισμένα εδάφη, τα φυτά αποδίδουν λιγότερη τροφή ή ακόμη και πεθαίνουν εάν το νερό είναι πολύ βαθύ για πολύ καιρό. Αυτή η εργασία προσομοίωσε παρατεταμένες πλημμύρες πέντε ημερών ή περισσότερο, στις οποίες τα φυτά βυθίστηκαν εντελώς. Επίσης προσομοίωσε συνθήκες ξηρασίας .

Συγκεκριμένα, οι ερευνητές εξέτασαν την απόκριση των ριζών και στους δύο τύπους συνθηκών, επειδή οι ρίζες είναι οι αόρατοι πρώτοι ανταποκριτές στο στρες που σχετίζεται με τις πλημμύρες και την ξηρασία.

Η δουλειά τους περιγράφεται σε μια νέα εργασία που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Developmental Cell.

Ένα βασικό εύρημα αφορά μια ουσία που μοιάζει με φελλό, τη σουμπερίνη, που παράγεται από τις ρίζες του ρυζιού ως απόκριση στο στρες. Βοηθά στην προστασία από τις πλημμύρες καθώς και από την ξηρασία.

«Το Suberin είναι ένα μόριο λιπιδίων που βοηθά κάθε νερό που αντλείται από τις ρίζες να φτάσει στους βλαστούς και βοηθά το οξυγόνο από τους βλαστούς να φτάσει στις ρίζες», είπε ο Bailey-Serres. «Αν ενισχύσουμε την ικανότητα του φυτού να δημιουργεί σουμπερίνη, το ρύζι έχει καλύτερες πιθανότητες επιβίωσης σε όλα τα είδη καιρικών συνθηκών».

Οι ερευνητές κατάφεραν να εντοπίσουν ένα δίκτυο γονιδίων που ελέγχουν την παραγωγή υποβερίνης και μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτές τις πληροφορίες για επεξεργασία γονιδίων ή επιλεκτική αναπαραγωγή.

«Η κατανόηση του suberin είναι ιδιαίτερα συναρπαστική γιατί δεν είναι ευαίσθητη σε διάσπαση από μικρόβια του εδάφους, οπότε ο άνθρακας που βάζει το φυτό στα μόρια suberin στις ρίζες παγιδεύεται στο έδαφος», δήλωσε ο Alex Borowsky, υπολογιστικός βιολόγος UCR και συν-συγγραφέας της μελέτης. «Αυτό σημαίνει ότι η αύξηση του suberin θα μπορούσε να βοηθήσει στην καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής αφαιρώντας και αποθηκεύοντας άνθρακα από την ατμόσφαιρα».

Οι ερευνητές εντόπισαν επίσης τα γονίδια που ελέγχουν ορισμένες από τις άλλες συμπεριφορές στρες του ρυζιού.

«Ένα από τα ενδιαφέροντα ευρήματά μας είναι ότι όταν τα φυτά του ρυζιού βυθίζονται στο νερό, ο κύκλος ανάπτυξης των ριζικών κυττάρων σταματά και μετά ενεργοποιείται ξανά λίγο αφού οι βλαστοί έχουν πρόσβαση στον αέρα», είπε ο Bailey-Serres.

Στο μέλλον, η ερευνητική ομάδα σχεδιάζει να δοκιμάσει πώς η τροποποίηση αυτών των αντιδράσεων στο στρες μπορεί να κάνει το φυτό πιο ανθεκτικό τόσο σε υγρές όσο και σε ξηρές συνθήκες.

«Τώρα που καταλαβαίνουμε αυτές τις αντιδράσεις, έχουμε έναν οδικό χάρτη για να κάνουμε στοχευμένες αλλαγές στο γονιδίωμα του ρυζιού που θα οδηγήσουν σε ένα φυτό πιο ανθεκτικό στο στρες», είπε ο Bailey-Serres.

Αν και οι έντονες βροχοπτώσεις και οι ξηρασίες αυξάνονται ως απειλές, η Bailey-Serres έχει την ελπίδα ότι η νέα γενετική τεχνολογία μπορεί να αυξήσει την ανθεκτικότητά της πριν είναι πολύ αργά.

"Με την επεξεργασία του γονιδιώματος, το γεγονός ότι μπορούμε να κάνουμε μια μικροσκοπική αλλά στοχευμένη αλλαγή και να προστατεύσουμε ένα φυτό από ασθένειες είναι εκπληκτικό. Αν και οι καλλιέργειές μας απειλούνται, οι νέες τεχνολογίες μας δίνουν λόγους να ελπίζουμε", δήλωσε ο Bailey-Serres.