Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Χιροσίμα πλησιάζουν στο να αποκαλύψουν τις μοριακές διεργασίες πίσω από το πώς οι πλημμύρες στερούν το οξυγόνο από τα φυτά. Αυτό θα βοηθήσει στη δημιουργία πιο ανθεκτικών στις πλημμύρες καλλιέργειες. Πύλη Phys.org.
Σύμφωνα με την Παγκόσμια Τράπεζα, οι πλημμύρες αποτελούν παγκόσμιο κίνδυνο που απειλεί τις ζωές και τις περιουσίες δισεκατομμυρίων ανθρώπων. Ακόμη περισσότεροι άνθρωποι κινδυνεύουν να πεθάνουν από την πείνα ως αποτέλεσμα πλημμυρών: το νερό μπορεί να πλημμυρίσει τις καλλιέργειες. Οι ερευνητές είναι πλέον πιο κοντά στην ταυτοποίηση μοριακές διεργασίεςκάτω από το πώς οι πλημμύρες στερούν τα φυτά από οξυγόνο. Αυτό θα βοηθήσει στη δημιουργία πιο ανθεκτικών καλλιεργειών.
Με μετα-ανάλυση, η οποία περιλαμβάνει την εκ νέου ανάλυση δεδομένων από άλλες μελέτες γενικά, μια ομάδα από το Graduate School of Integrated Life Sciences στο Πανεπιστήμιο της Χιροσίμα βρήκε πολλά κοινά γονίδια και σχετικούς μηχανισμούς στο ρύζι (Oryza sativa) και στο Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). Οι επιστήμονες δημοσίευσαν τα ερευνητικά τους αποτελέσματα στο περιοδικό ζωή.
«Η υποξία είναι ένα αβιοτικό στρες για τα φυτά, που συχνά προκαλείται από πλημμύρες», δήλωσε η συν-συγγραφέας της μελέτης Keita Tamura, αναφερόμενη στην έλλειψη οξυγόνου που προκαλείται από τον υπερκορεσμό. «Αν και έχει γίνει πολλή έρευνα στο παρελθόν, το θεωρήσαμε κρυφό βιολογικούς μηχανισμούς μπορεί να ανακαλυφθεί αναλύοντας πολλαπλές μελέτες χρησιμοποιώντας μετα-ανάλυση δημοσίως διαθέσιμων δεδομένων».
Η ομάδα εστίασε στο ρύζι και το κάρδαμο, καθώς η γενετική και των δύο ειδών είχε προηγουμένως μελετηθεί εκτενώς. Σύμφωνα με τον Tamura, το ρύζι θεωρείται επίσης μια από τις πιο σημαντικές καλλιέργειες στον κόσμο, που χρησιμεύει ως η κύρια προϊόν διατροφής για περισσότερα από τέσσερα δισεκατομμύρια ανθρώπους, σύμφωνα με τη Συμβουλευτική Ομάδα για τη Διεθνή Γεωργική Έρευνα, κατανοώντας λοιπόν πώς να αποτρέψετε ένα φυτό να αντιδράσει υποξία, είναι κρίσιμο.
Οι ερευνητές εντόπισαν 29 ζεύγη δεδομένων αλληλουχίας RNA για το Arabidopsis και 26 ζεύγη για το ρύζι τόσο σε φυσιολογικές συνθήκες όσο και σε συνθήκες έλλειψης οξυγόνου από τα διαθέσιμα σύνολα δεδομένων. Σύμφωνα με τον καθηγητή Hidemasa Bono, η αλληλουχία RNA περιλαμβάνει την αποκρυπτογράφηση του γενετικού σχεδιαγράμματος ενός υποκειμένου σε ένα δεδομένο σημείο, πράγμα που σημαίνει ότι τα δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη ποια γονίδια προκάλεσαν ποιες αλλαγές.
«Με την ανάλυση των δεδομένων αλληλουχίας RNA, εντοπίσαμε 40 και 19 γονίδια που ρυθμίζονται προς τα πάνω και προς τα κάτω και στα δύο είδη», είπε ο Bono. «Μεταξύ αυτών, ορισμένοι μεταγραφικοί παράγοντες WRKY και η κινναματ-4-υδροξυλάση, ο ρόλος των οποίων στην απόκριση στην υποξία παραμένει άγνωστος, γενικά ρυθμίστηκαν προς τα πάνω τόσο στο Arabidopsis όσο και στο ρύζι».
Σύμφωνα με τον Bono, αυτή η γενική ανοδική ρύθμιση σημαίνει ότι αυτοί οι μοριακοί μηχανισμοί γίνονται πιο ενεργοί όταν υπάρχει έλλειψη οξυγόνου, υποδεικνύοντας τη συγκεκριμένη μηχανιστική ευθύνη τους για το πώς αντιδρούν τα φυτά.
Οι Bono και Tamura συνέκριναν τα αποτελέσματά τους με παρόμοια μετα-ανάλυση της υποξίας σε ανθρώπινα κύτταρα και δείγματα ιστών. Βρήκαν ότι δύο από τα συνήθως ενεργοποιημένα γονίδια σε λύγκας και Arabidopsis καταστέλλονταν στα ανθρώπινα αντίστοιχα.
«Η μετα-ανάλυσή μας προτείνει διαφορετικούς μοριακούς μηχανισμούς για την υποξία σε φυτά και ζώα», είπε ο Bono. «Τα υποψήφια γονίδια που εντοπίστηκαν σε αυτή τη μελέτη αναμένεται να ρίξουν φως σε νέους μοριακούς μηχανισμούς απόκρισης των φυτών στην υποξία. Τελικά, σχεδιάζουμε να χειριστούμε ένα από τα υποψήφια γονίδια με τεχνολογία επεξεργασίας γονιδιώματος για να δημιουργήσουμε φυτά ανθεκτικά στις πλημμύρες».