Дослідники з Університету Хіросіми наблизилися до виявлення молекулярних процесів, що лежать в основі того, як повені позбавляють рослини кисню. Це допоможе створити витриваліші до затоплення культури. портал Phys.org.
За даними Світового банку, повені є глобальним ризиком, що загрожує життю та майну мільярдів людей. Ще більше людей наражаються на ризик голоду внаслідок повеней: вода може затопити посіви. Тепер дослідники наближаються до виявлення молекулярних процесівлежать в основі того, як повені позбавляють рослини кисню. Це допоможе створити більш витривалі культури.
За допомогою мета-аналізу, який включає повторний аналіз даних інших досліджень в цілому, команда з Вищої школи комплексних наук про життя Університету Хіросіми виявила кілька загальних генів та пов'язаних з ними механізмів у рисі (Oryza sativa) та арабідопсисі (Arabidopsis thaliana). Вчені опублікували результати досліджень у журналі життя.
«Гіпоксія — це абіотичний стрес для рослин, який часто викликається затопленням, — пояснив один із авторів дослідження Кейта Тамура, маючи на увазі нестачу кисню, спричинену перенасиченням. — Хоча раніше було проведено багато досліджень, ми вважали, що приховані біологічні механізми можуть бути виявлені шляхом аналізу кількох досліджень за допомогою мета-аналізу загальнодоступних даних».
Команда зосередилася на рисі та крес-салаті, оскільки генетика обох видів раніше була ретельно вивчена. За словами Тамури, рис також вважається однією з найважливіших культур у світі, яка є основним. продуктом харчування для більш ніж чотирьох мільярдів людей, за даними Консультативної групи міжнародних сільськогосподарських досліджень, тому розуміння того, як запобігти реакції рослин на гіпоксіюмає вирішальне значення.
Дослідники ідентифікували 29 пар даних РНК-секвенування для арабідопсису та 26 пар для рису як в умовах нормального вмісту кисню, так і в умовах нестачі кисню з доступних наборів даних. За словами професора Хідемаси Боно, РНК-секвенування включає розшифровку генетичних креслень суб'єкта в певний момент, що означає, що дані можуть бути використані для вивчення того, які гени викликали які зміни.
"Аналізуючи дані РНК-секвенування, ми ідентифікували 40 і 19 генів з підвищеним і зниженим регулюванням у обох видів", - сказав Боно. Серед них деякі фактори транскрипції WRKY і циннамат-4-гідроксилаза, роль яких в реакції на гіпоксію залишається невідомою, зазвичай підвищували регуляцію як у арабідопсису, так і у рису.
За даними Боно, це загальне посилення регуляції означає, що ці молекулярні механізми стають більш активними при нестачі кисню, що вказує на їхню особливу механістичну відповідальність за те, як рослини реагують.
Боно та Томура порівняли свої результати з аналогічним мета-аналізом гіпоксії в людських клітинах та зразках тканин. Вони виявили, що два з зазвичай активованих генів у рисі і арабідопсис були пригнічені у їхніх людських аналогів.
«Наш метааналіз передбачає різні молекулярні механізми при гіпоксії у рослин та тварин, – сказав Боно. — Очікується, що гени-кандидати, ідентифіковані у цьому дослідженні, проллють світло на нові молекулярні механізми реакції рослин на гіпоксію. Зрештою, ми плануємо маніпулювати одним із генів-кандидатів за допомогою технології редагування геному, щоб створити рослини, стійкі до повеней».