Þar sem búist er við að loftslagsbreytingar leiði til tíðari þurrkatímabila, vinna vísindamenn í auknum mæli að því að gera uppgötvanir sem geta hjálpað plöntum að laga sig að langvarandi vatnsstreitu.
Vísindamenn frá Boyce Thompson Institute og Cornell University hafa lokið fyrstu rannsókninni til að gefa yfirgripsmikla mynd af breytingum á genatjáningu sem svar við vatnsstreitu í ávexti - tómatinn, Solanum lycopersicum - og auðkenna gen sem gætu hjálpað plönturæktendum að þróa ávexti sem geta tekist á við þurrkaskilyrði.
Birt í desemberhefti kl Plöntufræði, vinnunni var stýrt af rannsóknarteymi Carmen Catalá, lektor við BTI og Senior Research Associate í School of Integrative Plant Science (SIPS) í Cornell. Samstarfsfræðingar eru Jocelyn Rose, prófessor í SIPS, og BTI prófessorarnir Jim Giovannoni, Zhangjun Fei og Lukas Mueller, sem einnig eru aðjúnktar í SIPS
„Við greindum fjölda gena sem taka þátt í vatnsstreituviðbrögðum í tómatávöxtum,“ sagði Catalá. „Við getum nú byrjað að velja umsækjendur sem gætu hjálpað ræktendum að þróa ávexti sem geta lagað sig að þurrkaskilyrðum, og ekki bara tómata heldur líka vínber, epli og holdugir ávextir almennt. Það er langtíma hugsanleg beiting þessara gagna.“
Rannsakendur skoðuðu genatjáningu í tómatblöðum og sex ávaxtalíffærum (gollur, fylgju, skilvegg, kólumella, hlaup og fræ) á tveimur mismunandi tímapunktum (vaxandi og þroskaðir ávextir) og við fjórar mismunandi vatnsálagsaðstæður (engin, væg, miðlungs og sterkur).
Rannsakendur komust að því að hver ávaxtalíffæravef breyttist á einstakan hátt með tímanum.
„Minni en 1% af tjáðu genum sem voru fyrir áhrifum af vatnsstreitu var deilt á milli allra sex ávaxtavefjanna og meira en 50% af áhrifum gena voru sértæk fyrir einn vef,“ sagði Catala.
Öfugt við neikvæð áhrif þurrka, sem kallar fram lífeðlisfræðilegar truflanir og ávaxtatap, eru nokkur jákvæð áhrif tengd þurrka - að minnsta kosti við væga þurrka.
Til dæmis komust vísindamennirnir að því að vatnsstreita eykur magn lycopene í þroskuðum ávöxtum. Lycopene er andoxunarefni sem hefur skjalfest heilsufar. Vatnsstressaðir ávextir höfðu einnig meira magn af sterkjulífmyndun, sem gæti skilað sætari tómötum.
Rannsakendur komust einnig að því að þeir gætu „þjálfað“ tómata til að vera ónæmari fyrir vatnsþurrkum í framtíðinni.
„Þegar við sáðum fræjum úr meðhöndluðum plöntum, komumst við að því að plöntur úr stressuðum tómötum sýndu betri bata frá vatnsstreitu samanborið við plöntur úr samanburðartómötum,“ sagði Philippe Nicolas, nýdoktor í rannsóknarstofu Catalá og fyrsti höfundur blaðsins.
Nicolas sagði að þeir hafi greint nokkur gen sem tjáning er framkölluð af vatnsstreitu í þroskuðum fræjum, sem gætu gegnt mikilvægu hlutverki við að veita næstu kynslóð plantna vatnsstreituþol.
Rannsóknin var krefjandi á nokkra vegu vegna þess að rannsakendur voru að skoða ávexti. Flestar rannsóknir á viðbrögðum plantna við þurrkaálagi skoða rætur og lauf ungplöntur vegna þess að það er tiltölulega auðvelt að rannsaka þau.
„Það er tiltölulega auðvelt að leggja áherslu á plöntur, en ef þú leggur of mikla áherslu á plöntur munu þær ekki blómstra og fá ávexti,“ sagði Catalá. „Að auki, þegar þú vilt læra ávexti, verður þú að rækta fullorðnar plöntur, sem tekur meiri tíma, pláss og heildarúrræði.