Naukowcy z Uniwersytetu w Hiroszimie są coraz bliżej odkrycia procesów molekularnych, w których powodzie pozbawiają rośliny tlenu. Pomoże to stworzyć bardziej odporne na powódź uprawy. Portal Phys.org.
Według Banku Światowego powodzie stanowią globalne ryzyko, które zagraża życiu i mieniu miliardów ludzi. Jeszcze więcej ludzi jest zagrożonych głodem w wyniku powodzi: woda może zalać uprawy. Badacze są teraz bliżej identyfikacji procesy molekularneleżące u podstaw tego, jak powodzie pozbawiają rośliny tlenu. Pomoże to stworzyć bardziej odporne uprawy.
Z metaanaliza, który obejmuje ponowną analizę danych z innych badań, zespół z Graduate School of Integrated Life Sciences na Uniwersytecie w Hiroszimie znalazł kilka wspólnych geny i pokrewne mechanizmy w ryżu (Oryza sativa) i Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). Naukowcy opublikowali wyniki swoich badań w czasopiśmie życie.
„Niedotlenienie to stres abiotyczny dla roślin, często powodowany przez powodzie”, powiedział współautor badania Keita Tamura, odnosząc się do braku tlenu spowodowanego przesyceniem. „Chociaż w przeszłości przeprowadzono wiele badań, myśleliśmy, że jest to ukryte mechanizmy biologiczne można odkryć, analizując wiele badań z wykorzystaniem metaanalizy publicznie dostępnych danych”.
Zespół skupił się na ryżu i rukwi wodnej, ponieważ genetyka obu gatunków była wcześniej intensywnie badana. Według Tamury ryż jest również uważany za jedną z najważniejszych upraw na świecie, służąc jako główna produkt spożywczy dla ponad czterech miliardów ludzi, według Grupy Doradczej ds. Międzynarodowych Badań Rolniczych, aby zrozumieć, jak zapobiec reagowaniu roślin na niedotlenienie, ma kluczowe znaczenie.
Na podstawie dostępnych zbiorów danych naukowcy zidentyfikowali 29 par danych sekwencjonowania RNA dla Arabidopsis i 26 par dla ryżu zarówno w warunkach normalnych, jak i niedoboru tlenu. Według profesora Hidemasa Bono sekwencjonowanie RNA polega na odszyfrowaniu genetycznego wzorca osobnika w danym punkcie, co oznacza, że dane można wykorzystać do badania, które geny spowodowały dane zmiany.
„Analizując dane z sekwencjonowania RNA, zidentyfikowaliśmy 40 i 19 genów regulowanych w górę i w dół u obu gatunków” – powiedział Bono. „Wśród nich niektóre czynniki transkrypcyjne WRKY i 4-hydroksylaza cynamonowa, których rola w odpowiedzi na niedotlenienie pozostaje nieznana, były ogólnie podwyższone zarówno w Arabidopsis, jak i ryżu”.
Według Bono ta ogólna regulacja w górę oznacza, że te mechanizmy molekularne stają się bardziej aktywne, gdy brakuje tlenu, co wskazuje na ich specyficzną mechanistyczną odpowiedzialność za reakcję roślin.
Bono i Tamura porównali swoje wyniki z podobną metaanalizą niedotlenienia w ludzkich komórkach i próbkach tkanek. Odkryli, że dwa z powszechnie aktywowanych genów Ryż a Arabidopsis zostały stłumione w ich ludzkich odpowiednikach.
„Nasza metaanaliza sugeruje różne mechanizmy molekularne hipoksji u roślin i zwierząt” – powiedział Bono. „Oczekuje się, że kandydujące geny zidentyfikowane w tym badaniu rzucą światło na nowe mechanizmy molekularne odpowiedzi roślin na niedotlenienie. Docelowo planujemy manipulować jednym z genów kandydujących za pomocą technologii edycji genomu, aby stworzyć rośliny odporne na powodzie”.