Dahil ang pagbabago ng klima ay inaasahang hahantong sa mas madalas na mga panahon ng tagtuyot, ang mga mananaliksik ay lalong nagsusumikap na gumawa ng mga pagtuklas na makakatulong sa mga halaman na umangkop sa matagal na stress sa tubig.
Nakumpleto ng mga mananaliksik mula sa Boyce Thompson Institute at Cornell University ang unang pag-aaral upang magbigay ng isang komprehensibong larawan ng mga pagbabago sa expression ng gene bilang tugon sa stress ng tubig sa isang prutas-ang kamatis, Solanum lycopersicum-pagkilala sa mga gene na maaaring makatulong sa mga breeder ng halaman na bumuo ng prutas na maaaring makayanan. mga kondisyon ng tagtuyot.
Inilathala sa isyu ng Disyembre ng Plant Physiology, ang gawain ay pinangunahan ng pangkat ng pananaliksik ni Carmen Catalá, isang assistant professor sa BTI at isang Senior Research Associate sa School of Integrative Plant Science (SIPS) sa Cornell. Kasama sa mga collaborating researcher sina Jocelyn Rose, isang propesor sa SIPS, at mga propesor ng BTI na sina Jim Giovannoni, Zhangjun Fei at Lukas Mueller, na mga adjunct professor din sa SIPS
"Natukoy namin ang isang bilang ng mga gene na kasangkot sa pagtugon sa stress ng tubig sa prutas ng kamatis," sabi ni Catalá. "Maaari na tayong magsimulang pumili ng mga gene ng kandidato na maaaring makatulong sa mga breeder na bumuo ng prutas na maaaring umangkop sa mga kondisyon ng tagtuyot, at hindi lamang mga kamatis kundi pati na rin ang mga ubas, mansanas, at mataba na prutas sa pangkalahatan. Iyon ay isang pangmatagalang potensyal na aplikasyon ng data na ito."
Tiningnan ng mga mananaliksik ang gene expression sa mga dahon ng kamatis at anim na organo ng prutas (pericarp, placenta, septum, columella, jelly at seeds) sa dalawang magkaibang timepoint (lumalaki at hinog na prutas) at sa ilalim ng apat na magkakaibang kondisyon ng stress ng tubig (wala, banayad, intermediate at malakas).
Natuklasan ng mga mananaliksik na ang bawat isa sa mga tisyu ng organ ng prutas ay nagbago sa mga natatanging paraan sa paglipas ng panahon.
"Mas mababa sa 1% ng mga ipinahayag na gene na naapektuhan ng stress ng tubig ay ibinahagi sa lahat ng anim na tisyu ng prutas, at higit sa 50% ng mga apektadong gene ay tiyak sa isang solong tissue," sabi ni Catala.
Sa kaibahan sa mga negatibong epekto ng tagtuyot, na nag-uudyok ng mga karamdaman sa pisyolohikal at pagkawala ng prutas, may ilang positibong epekto na nauugnay sa tagtuyot—kahit na may banayad na tagtuyot.
Halimbawa, natuklasan ng mga mananaliksik na ang stress ng tubig ay nagdaragdag ng dami ng lycopene sa hinog na prutas. Ang Lycopene ay isang antioxidant na may dokumentadong benepisyo sa kalusugan. Ang water-stressed fruit ay mayroon ding mas mataas na antas ng starch biosynthesis, na maaaring magbunga ng mas matamis na kamatis.
Natuklasan din ng mga mananaliksik na maaari nilang "sanayin" ang mga kamatis upang maging mas lumalaban sa mga tagtuyot sa tubig sa hinaharap.
"Nang naghasik kami ng mga buto mula sa mga ginagamot na halaman, nalaman namin na ang mga seedlings mula sa stressed na mga kamatis ay nagpakita ng pinabuting pagbawi mula sa stress ng tubig kumpara sa mga seedlings mula sa control tomatoes," sabi ni Philippe Nicolas, isang postdoctoral scientist sa Catalá's lab at unang may-akda sa papel.
Sinabi ni Nicolas na natukoy nila ang ilang mga gene na ang pagpapahayag ay sapilitan ng water stress sa mga mature na buto, na maaaring gumanap ng mahalagang papel sa pagbibigay ng water stress tolerance sa susunod na henerasyon ng mga halaman.
Ang pag-aaral ay mahirap sa ilang mga paraan dahil ang mga mananaliksik ay tumitingin sa prutas. Karamihan sa mga pag-aaral ng mga tugon ng halaman sa stress ng tagtuyot ay sinusuri ang mga ugat at dahon ng punla dahil medyo madaling pag-aralan ang mga ito.
"Relatibong madaling i-stress ang mga seedlings, ngunit kung masyado mong binibigyang diin ang mga halaman, hindi sila mamumulaklak at magbubunga," sabi ni Catalá. "Dagdag pa, kapag gusto mong mag-aral ng prutas, dapat kang magtanim ng mga pang-adultong halaman, na nangangailangan ng mas maraming oras, silid at pangkalahatang mga mapagkukunan."