Η καλλιέργεια σιταριού σε συνθήκες ξηρασίας μπορεί να είναι ευκολότερη στο μέλλον, και αυτό το ευχάριστο νέο προέκυψε χάρη σε νέα επιστημονική έρευνα πάνω στη γενετική των φυτών από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια (University of California, Davis.)
Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων που συνεργάστηκε για την υλοποίηση αυτού του σκοπού, διαπίστωσε ότι ο σωστός αριθμός αντιγράφων μιας συγκεκριμένης ομάδας γονιδίων μπορεί να διεγείρει περαιτέρω την ανάπτυξη των ριζών, επιτρέποντας στα φυτά σιταριού να τραβούν και να προμηθεύονται νερό σε μεγαλύτερο βάθος από τη Γη, από ότι τα αντίστοιχα συμβατικά. Τα συγκεκριμένα φυτά έχουν περισσότερη βιομάζα και έχουν τη θετική ιδιότητα να παράγουν περισσότερους καρπούς, κάτι που σημαίνει, μεγαλύτερη σοδειά για τον αγρότη, σύμφωνα πάντα με τους ισχυρισμούς των επιστημόνων που συμμετείχαν σε τούτη την έρευνα, η οποία δημοσιεύθηκε στο Nature Communications .
«Η παρούσα έρευνα παρέχει νέα εργαλεία για την τροποποίηση της αρχιτεκτονικής των ριζών του σίτου ώστε να αντέχει σε συνθήκες ελάχιστου νερού», δήλωσε ο Gilad Gabay, ο οποίος είναι ερευνητής στο UC Davis και συνάμα ένα από τα μέλη της έρευνας.
Οι ρίζες είναι το κλειδί για καλύτερη απόδοση των φυτών στην ξηρασία
«Οι ρίζες παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στα φυτά», είπε. “Η ρίζα απορροφά το νερό και τα θρεπτικά συστατικά για να υποστηρίξει την ανάπτυξη των φυτών. Αυτό το εύρημα είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για την κατασκευή ριζικών συστημάτων για τη βελτίωση της απόδοσης υπό συνθήκες ξηρασίας στο σιτάρι.”
Αν και μέχρι τώρα, έχει υπάρξει αρκετή βελτίωση στις μεθόδους παραγωγής του σιταριού, εν τούτοις υπάρχουν ακόμη περιθώρια εξέλιξης πάνω σε τούτο τον τομέα, ιδίως αν αναλογιστούμε ότι ακόμη και σήμερα οι ζημιές στις καλλιέργειες συνεχίζουν να υφίστανται, λόγω της ξηρασίας και της λειψυδρίας, που επί της ουσίας επισκιάζουν την θετική πρόοδο. Τα φυτά που μπορούν να προσαρμοστούν σε συνθήκες ελάχιστου νερού, και συνάμα έχουν αυξημένη απόδοση θα είναι το κλειδί για την καλλιέργεια του μέλλοντος, αφού θα παρέχει περισσότερη τροφή σε έναν σταθερά αυξανόμενο πληθυσμό, ενόψει της υπερθέρμανσης του πλανήτη.
«Μέχρι τώρα, λίγα ήταν γνωστά για τα γονίδια που επηρεάζουν τη δομή της ρίζας του σιταριού. Η ανακάλυψη της οικογένειας αυτών των γονιδίων -γνωστή ως OPRIII- και κατ’ επέκταση ότι, τα διαφορετικά αντίγραφα των γονιδίων επηρεάζουν το μήκος της ρίζας είναι ένα σημαντικό βήμα στην όλη υπόθεση», δήλωσε ο διακεκριμένος καθηγητής Jorge Dubcovsky, επικεφαλής του μελέτης.
«Ο διπλασιασμός των γονιδίων OPRIII οδηγεί σε αυξημένη παραγωγή μιας φυτικής ορμόνης που ονομάζεται Jasmonic acid που προκαλεί, μεταξύ άλλων διεργασιών, την επιταχυνόμενη παραγωγή πλευρικών ριζών», εξήγησε ο Jorge Dubcovsky. «Διαφορετικές δόσεις αυτών των γονιδίων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία διαφορετικού μεγέθους ριζών».
Από τη γονιδιωματική στην αναπαραγωγή
Προκειμένου να επιτευχθεί αυτό το εγχείρημα, ώστε τα φυτά να έχουν μακρύτερες ρίζες, η ομάδα ερευνητών χρησιμοποίησε την τεχνολογία επεξεργασίας γονιδίων CRISPR με απώτερο σκοπό να εξαλείψει ορισμένα από τα γονίδια OPRIII που είναι σχεδόν τα διπλάσια σε μικρότερες ρίζες. Συνεπώς η αύξηση των αντιγράφων αυτών των γονιδίων προκάλεσε μικρότερες και πιο διακλαδισμένες ρίζες, όμως η εισαγωγή ενός χρωμοσώματος που υπάρχει στη σίκαλη, είχε ως αποτέλεσμα να μειωθούν δραστικά τα γονίδια σίτου OPRIII, και ως εκ τούτου να δημιουργηθούν μεγαλύτερες ρίζες.
«Η ακριβής ρύθμιση της δοσολογίας των γονιδίων OPRIII μπορεί να μας επιτρέψει να κατασκευάσουμε ριζικά συστήματα που είναι προσαρμοσμένα στην ξηρασία, όπως και σε κανονικές συνθήκες, και γενικότερα σε διαφορετικά σενάρια», είπε ο Gabay.
Η γνώση του σωστού συνδυασμού γονιδίων σημαίνει ότι οι ερευνητές μπορούν να αναζητήσουν ποικιλίες σιταριού που έχουν αυτές τις φυσικές παραλλαγές και να αναπαράγονται με γρηγορότερους ρυθμούς και πιο αποτελεσματικά, προσφέροντας στον ενδιαφερόμενο αγρότη μεγαλύτερη σοδειά σε περιβάλλοντα με ελάχιστο νερό.
Επίσης, ο Junli Zhang, Germán Burguener, και ο Tyson Howell από το ίδιο πανεπιστήμιο συνέβαλαν σε αυτή την πρωτοποριακή έρευνα, όπως και ερευνητές από το China Agricultural University της Κίνας, το Fudan University της Κίνας, το Howard Hughes Medical Institute στο Maryland, το Karolinska Institute στη Σουηδία, το National University of San Martin στην Αργεντινή, Τεχνολογικό Ινστιτούτο Chascomús στην Αργεντινή, UC Berkeley, Πανεπιστήμιο της Χάιφα στο Ισραήλ και UC Riverside Metabolomics Core Facility.
