Deoarece se așteaptă că schimbările climatice vor duce la perioade mai frecvente de secetă, cercetătorii lucrează din ce în ce mai mult pentru a face descoperiri care pot ajuta plantele să se adapteze la stresul prelungit de apă.
Cercetătorii de la Institutul Boyce Thompson și de la Universitatea Cornell au finalizat primul studiu care oferă o imagine cuprinzătoare a modificărilor expresiei genelor ca răspuns la stresul hidric într-un fruct - roșia, Solanum lycopersicum - identificând genele care ar putea ajuta crescătorii de plante să dezvolte fructe care pot face față conditii de seceta.
Publicat în numărul din decembrie al Fiziologia plantelor, munca a fost condusă de echipa de cercetare a lui Carmen Catalá, profesor asistent la BTI și asociat principal de cercetare la Școala de Științe Integrative a Plantelor (SIPS) din Cornell. Cercetătorii colaboratori includ Jocelyn Rose, profesor în SIPS, și profesorii BTI Jim Giovannoni, Zhangjun Fei și Lukas Mueller, care sunt, de asemenea, profesori adjuncți în SIPS.
„Am identificat o serie de gene care sunt implicate în răspunsul la stresul hidric în fructele de tomate”, a spus Catalá. „Acum putem începe să selectăm gene candidate care ar putea ajuta crescătorii să dezvolte fructe care se pot adapta la condițiile de secetă, și nu doar roșii, ci și struguri, mere și fructe cărnoase în general. Aceasta este o potențială aplicare pe termen lung a acestor date.”
Cercetătorii au analizat expresia genelor în frunzele de roșii și în șase organe fructifere (pericarp, placentă, sept, columelă, jeleu și semințe) în două momente diferite (fructe în creștere și coapte) și în patru condiții diferite de stres hidric (niciuna, ușoară, intermediară și puternic).
Cercetătorii au descoperit că fiecare dintre țesuturile organelor fructifere s-a schimbat în moduri unice în timp.
„Mai puțin de 1% din genele exprimate care au fost afectate de stresul hidric au fost împărțite între toate cele șase țesuturi de fructe și mai mult de 50% dintre genele afectate au fost specifice unui singur țesut”, a spus Catala.
Spre deosebire de efectele negative ale secetei, care declanșează tulburări fiziologice și pierderi de fructe, există unele efecte pozitive asociate cu seceta — cel puțin cu seceta ușoară.
De exemplu, cercetătorii au descoperit că stresul hidric crește cantitatea de licopen din fructele coapte. Licopenul este un antioxidant care are beneficii documentate pentru sănătate. Fructele stresate de apă au avut, de asemenea, niveluri mai ridicate de biosinteză a amidonului, care ar putea produce roșii mai dulci.
Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că ar putea „antrena” roșiile pentru a fi mai rezistente la viitoarele secete de apă.
„Când am semănat semințele de la plantele tratate, am constatat că răsadurile de la roșii stresate au prezentat o recuperare îmbunătățită de la stresul hidric în comparație cu răsaduri de la roșiile de control”, a spus Philippe Nicolas, om de știință postdoctoral în laboratorul lui Catalá și primul autor al lucrării.
Nicolas a spus că au identificat câteva gene a căror expresie este indusă de stresul hidric în semințele mature, care ar putea juca un rol important în conferirea toleranței la stresul hidric următoarei generații de plante.
Studiul a fost provocator în câteva moduri, deoarece cercetătorii se uitau la fructe. Cele mai multe studii despre răspunsurile plantelor la stresul de secetă examinează rădăcinile și frunzele răsadurilor, deoarece sunt relativ ușor de studiat.
„Este relativ ușor să stresezi răsadurile, dar dacă stresezi prea mult plantele, atunci acestea nu vor înflori și nu vor dezvolta fructe”, a spus Catalá. „În plus, atunci când vrei să studiezi fructele, trebuie să crești plante adulte, ceea ce necesită mai mult timp, spațiu și resurse generale.”