Открит е ген, създаващ сухоустойчиви култури

Промените в климата все по-често изправят земеделските производители от цял свят пред неразрешим проблем - огромна загуба на реколта. Търсенето и създаването на сухоустойчиви растения би могло да се съизмерва с революция в селскостопанското производство. По темата работят учени и екипи от цял свят. Вече са налице първите положителни резултати от намирането на растения, които биха се развивали нормално и в условия на суша и високи температури.
Предлагаме ви подробности от научно изследване за механизмите, които играят положителна роля за издръжливостта на земеделските култури към суша.
Изследователи от Университета "Дюк" в Дърам, щата Северна Каролина, САЩ, са открили ген, който може да помогне на учените да създадат сухоустойчиви култури. Генът под името OSCA1 кодира белтък в клетъчната мембрана на растенията, който отчита измененията в запасите на вода и съответно регулира механизма на нейното съхранение. "Процесът напомня за термостат", казва професорът по биология Чжен-Минг Пей.
Резултатите от изследването, публикувани в списание "Nature", значително ще опростят проблема с осигуряване на храна на нарастващото население в световен мащаб в условията на изменение на климата. Сушата си остава основната причина за загуба на реколта в цял свят. В критичен етап от вегетацията на растенията това бедствие може да намали добивите до два пъти.
Очаква се, че недостигът на вода ще става все по-чест и тежък проблем, тъй като изменението на климата може да повлияе на падането на дъждове, правейки ги все по-ненадеждни, вследствие на което сушата в някои региони ще настъпи в земеделските земи. Съобразявайки се с прогнозата, че световното население ще се увеличи с два - три милиарда към 2050 година, изследователите търсят начини за производството на повече продоволствия при по-малки разходи на вода.
Някои от изследователите се надяват, че генното инженерство, допълнено с подобрени методи на селскостопанско производство и традиционната селекция на растенията, ще помогне на културите да издържат летния зной. Но създаването на издръжливи на засушаване растения се оказва не толкова проста задача, в значителна степен поради това, че растенията използват множество стратегии за борба с дехидратацията, във всяка от които са включени стотици гени.
Проблемът се усложнява и от факта, че сушата често е съпровождана със високи температури и други неблагоприятни условия, които изискват от растенията голямо разнообразие от стратегии за преживяване.
Един от начините, чрез който растенията реагират на загубата на вода, е повишаването на калция в клетките. Промяната нивото на калция действа като сигнал за тревога, който активира механизмите за преодоляване, помагащи на растението да балансира своите водни разходи. Но до този момент молекулярният механизъм, който растенията използват за отправяне на този сигнал, и контролът за наличието на вода като цяло остават неизвестни.
Екипът изследователи идентифицирали гена с името OSCA1, кодиращ белтъка в клетъчните мембрани на листата и корените на растенията, който навлиза в качеството на канал, позволяващ на калция да запълни клетките с този елемент в период на суша.
Генът бил открит в арабидопсис - малко растение, родственик на зелето и рапицата, което най-често се използва в ролята на лабораторен "плъх" в биологичните изследвания. Растенията с дефектни версии на каналите за калция не изпращат сигнал за тревога в условията на воден стрес, за разлика от нормалните растения. Когато изследователите отгледали нормални растения и растения с дефектни версии на гена в една и съща саксия и ги подложили на въздействието на суша, дефектните растения са показали по-голяма степен на увяхване.
Получените резултати позволяват да се разработят нови начини, които да помогнат на растенията да се развиват нормално и да процъфтяват дори в условия на недостиг на вода.
Следващата стъпка на екипа учени ще стане манипулацията на дейността на гена OSCA1 и свързаните гени с цел да се изясни как тези растения реагират на суша - подобна информация ще позволи внедряването на култури, които ще реагират бързо и ефективно на обезводняване.
"Растенията, които бързо влизат в режим на борба със сушата, а сетне бързо превключват обратно към нормален режим на растеж, когато сушата спре, могат по-ефективно да разпределят енергията на растежа си", обобщава професор Пей./fermera.bg