Como se espera que o cambio climático leve a períodos de seca máis frecuentes, os investigadores traballan cada vez máis para facer descubrimentos que poidan axudar ás plantas a adaptarse ao estrés hídrico prolongado.
Investigadores do Boyce Thompson Institute e da Universidade de Cornell completaron o primeiro estudo para proporcionar unha imaxe completa dos cambios na expresión xénica en resposta ao estrés hídrico nunha froita -o tomate, Solanum lycopersicum-, identificando xenes que poderían axudar aos produtores de plantas a desenvolver froitos que poidan soportar. condicións de seca.
Publicado no número de decembro de Fisioloxía das plantas, o traballo foi dirixido polo equipo de investigación de Carmen Catalá, profesora asistente de BTI e investigadora asociada senior na School of Integrative Plant Science (SIPS) de Cornell. Entre os investigadores colaboradores figuran Jocelyn Rose, profesora en SIPS, e os profesores de BTI Jim Giovannoni, Zhangjun Fei e Lukas Mueller, que tamén son profesores adxuntos en SIPS.
"Identificamos unha serie de xenes que están implicados na resposta ao estrés hídrico no froito do tomate", dixo Catalá. "Agora podemos comezar a seleccionar xenes candidatos que poidan axudar aos criadores a desenvolver froitos que poidan adaptarse ás condicións de seca, e non só tomates, senón tamén uvas, mazás e froitos carnosos en xeral. Esa é unha aplicación potencial a longo prazo destes datos".
Os investigadores analizaron a expresión xénica nas follas de tomate e seis órganos de froitas (pericarpio, placenta, tabique, columela, marmelada e sementes) en dous momentos diferentes (froita en crecemento e madura) e baixo catro condicións de estrés hídrico diferentes (ninguna, leve, intermedia e forte).
Os investigadores descubriron que cada un dos tecidos dos órganos da froita cambiou de xeito único ao longo do tempo.
"Menos do 1% dos xenes expresados que se viron afectados polo estrés hídrico compartíanse entre os seis tecidos de froitas, e máis do 50% dos xenes afectados eran específicos dun só tecido", dixo Catala.
En contraste cos efectos negativos da seca, que desencadea trastornos fisiolóxicos e perda de froitos, hai algúns efectos positivos asociados á seca, polo menos cunha seca leve.
Por exemplo, os investigadores descubriron que o estrés hídrico aumenta a cantidade de licopeno nas froitas maduras. O licopeno é un antioxidante que ten beneficios documentados para a saúde. As froitas con estrés hídrico tamén tiñan niveis máis altos de biosíntese de amidón, que poderían producir tomates máis doces.
Os investigadores tamén descubriron que podían "adestrar" os tomates para que fosen máis resistentes ás futuras secas de auga.
"Cando sementamos as sementes de plantas tratadas, descubrimos que as plántulas de tomates estresados mostraban unha mellor recuperación do estrés hídrico en comparación coas plántulas de tomates control", dixo Philippe Nicolas, científico posdoutoral do laboratorio de Catalá e primeiro autor do artigo.
Nicolas dixo que identificaron varios xenes cuxa expresión é inducida polo estrés hídrico nas sementes maduras, que poderían desempeñar un papel importante na concesión de tolerancia ao estrés hídrico á próxima xeración de plantas.
O estudo foi un reto nalgúns aspectos porque os investigadores estaban mirando a froita. A maioría dos estudos sobre as respostas das plantas ao estrés pola seca examinan as raíces e as follas das mudas porque son relativamente fáciles de estudar.
"É relativamente fácil estresar as mudas, pero se estresas demasiado as plantas, non florecerán nin desenvolverán froitos", dixo Catalá. "Ademais, cando queres estudar froitas, debes cultivar plantas adultas, o que leva máis tempo, espazo e recursos xerais".