Natuklasan ng mga siyentipiko ng University of California ang genetic data na makakatulong sa mga pananim na pagkain tulad ng mga kamatis at palay na mabuhay nang mas matagal, mas matinding panahon ng tagtuyot sa ating planetang umiinit.
Sa paglipas ng huling dekada, hinangad ng pangkat ng pananaliksik na lumikha ng isang molekular na atlas ng mga ugat ng pananim, kung saan unang nakita ng mga halaman ang mga epekto ng tagtuyot at iba pang banta sa kapaligiran. Sa paggawa nito, natuklasan nila ang mga gene na magagamit ng mga siyentipiko upang protektahan ang mga halaman mula sa mga stress na ito. Ang kanilang trabaho, na inilathala noong Mayo 20 sa journal Selda, nakamit ang isang mataas na antas ng pag-unawa sa mga function ng ugat dahil pinagsama nito ang genetic na data mula sa iba't ibang mga cell ng mga ugat ng kamatis na lumago sa loob at labas.
"Madalas, ang mga mananaliksik ay gumagawa ng mga eksperimento sa lab at greenhouse, ngunit ang mga magsasaka ay nagtatanim ng mga bagay sa bukid, at ang data na ito ay tumitingin din sa mga sample ng field," sabi ni Neelima Sinha, isang propesor ng UC Davis ng biology ng halaman at ang co-author ng papel. Ang data ay nagbunga ng impormasyon tungkol sa mga gene na nagsasabi sa halaman na gumawa ng tatlong mahahalagang bagay.
Ang Xylem ay guwang, parang tubo na mga sisidlan na nagdadala ng tubig at mga sustansya mula sa mga ugat hanggang sa mga sanga. Kung walang transportasyon sa xylem, ang halaman ay hindi makakalikha ng sarili nitong pagkain sa pamamagitan ng photosynthesis. "Napakahalaga ng Xylem upang itaguyod ang mga halaman laban sa tagtuyot gayundin ang asin at iba pang mga stress," sabi ng lead study author na si Siobhan Brady, isang propesor ng plant biology sa UC Davis.
Sa turn, kung walang transport mineral ng halaman sa xylem, ang mga tao at iba pang mga hayop ay magkakaroon ng mas kaunting mga bitamina at nutrients na mahalaga para sa ating kaligtasan. Bilang karagdagan sa ilang karaniwang mga manlalaro na kailangan upang mabuo ang xylem, natagpuan ang mga bago at nakakagulat na mga gene.
Ang pangalawang pangunahing hanay ng mga gene ay yaong nagdidirekta sa isang panlabas na layer ng ugat upang makagawa ng lignin at suberin. Suberin ay ang pangunahing sangkap sa cork at ito ay pumapalibot sa mga selula ng halaman sa isang makapal na layer, na humahawak sa tubig sa panahon ng tagtuyot. Ang mga pananim tulad ng kamatis at palay ay may suberin sa mga ugat. Ang mga prutas ng mansanas ay may suberin na nakapalibot sa kanilang mga panlabas na selula. Saanman ito mangyari, pinipigilan nito ang halaman na mawalan ng tubig. Hindi tinatablan ng tubig din ng lignin ang mga cell at nagbibigay ng mekanikal na suporta.
"Ang suberin at lignin ay mga likas na anyo ng proteksyon sa tagtuyot, at ngayon na ang mga gene na nag-encode para sa kanila sa napaka-espesipikong layer ng mga cell ay natukoy na, ang mga compound na ito ay maaaring mapahusay," sabi ng co-author ng pag-aaral na si Julia Bailey-Serres, isang UC Propesor ng genetika sa tabing-ilog. “Nasasabik ako na marami kaming natutunan tungkol sa mga gene na kumokontrol sa moisture barrier layer na ito. Napakahalaga nito para mapagbuti ang pagpapaubaya sa tagtuyot para sa mga pananim," aniya.
Ang mga gene na nag-encode para sa root meristem ng isang halaman ay naging kapansin-pansing magkatulad sa pagitan ng kamatis, palay, at Arabidopsis, isang modelong halaman na parang damo. Ang meristem ay ang lumalaking dulo ng bawat ugat, at ito ang pinagmumulan ng lahat ng mga selula na bumubuo sa ugat.
"Ito ang rehiyon na gagawa ng natitirang bahagi ng ugat, at nagsisilbing stem cell niche nito," sabi ni Bailey-Serres. "Ito ang nagdidikta ng mga katangian ng mga ugat mismo, tulad ng kung gaano kalaki ang mga ito. Ang pagkakaroon ng kaalaman tungkol dito ay makakatulong sa amin na bumuo ng mas mahusay na mga root system."
Ipinaliwanag ni Brady na kapag ang mga magsasaka ay interesado sa isang partikular na pananim, pinipili nila ang mga halaman na may mga tampok na makikita nila, tulad ng mas malaki, mas kaakit-akit na mga prutas. Higit na mahirap para sa mga breeder na pumili ng mga halaman na may mga katangian sa ibaba ng lupa na hindi nila nakikita.
"Ang 'nakatagong kalahati' ng isang halaman, sa ilalim ng lupa, ay kritikal para sa mga breeders na isaalang-alang kung nais nilang matagumpay na mapalago ang isang halaman," sabi ni Brady. "Ang kakayahang baguhin ang meristem ng mga ugat ng isang halaman ay makakatulong sa amin na mag-engineer ng mga pananim na may mas kanais-nais na mga katangian."
Bagama't tatlong halaman lamang ang sinuri ng pag-aaral na ito, naniniwala ang koponan na ang mga natuklasan ay maaaring mailapat nang mas malawak. "Ang kamatis at bigas ay pinaghihiwalay ng higit sa 125 milyong taon ng ebolusyon, ngunit nakikita pa rin natin ang mga pagkakatulad sa pagitan ng mga gene na kumokontrol sa mga pangunahing katangian," sabi ni Bailey-Serres. "Malamang na ang mga pagkakatulad na ito ay totoo din para sa iba pang mga pananim."