Некои растенија можат да преживеат месеци без вода, само за повторно да станат зелени по краток дожд. Една неодамнешна студија на универзитетите во Бон и Мичиген покажува дека тоа не се должи на „чудотворен ген“. Наместо тоа, оваа способност е последица на цела мрежа на гени, од кои речиси сите се присутни и кај поранливите сорти. Резултатите веќе се појавија на интернет во Заводскиот весник.
Во нивната студија, истражувачите внимателно го разгледаа видот кој долго време се проучуваше на Универзитетот во Бон - растението воскресение Craterostigma plantagineum. Сосема со право го носи своето име: во време на суша, некој може да помисли дека е мртов. Но, и по месеци суша, доволно е малку вода да го оживее. „Во нашиот институт, ние проучуваме како растението го прави тоа многу години“, објаснува проф. д-р Доротеа Бартелс од Институтот за молекуларна физиологија и биотехнологија на растенијата (IMBIO) на Универзитетот во Бон.
Нејзините интереси вклучуваат гени кои се одговорни за толеранција на суша. Стануваше сè појасно дека оваа способност не е резултат на еден „чудотворен ген“. Наместо тоа, се вклучени многу гени, од кои повеќето се наоѓаат и кај видовите кои не се справуваат толку добро со сушата.
Фабриката има осум копии од секој хромозом
Во тековната студија, тимот на Бартел, заедно со истражувачите од Универзитетот во Мичиген (САД), го анализираа целосниот геном на Craterostigma plantagineum. И ова е изградено доста сложено: додека повеќето животни имаат по две копии од секој хромозом - една од мајката, една од таткото - Кратеростигма има осум. Таквиот „осумкратен“ геном се нарекува и октоплоиден. Ние луѓето, за разлика од нив, сме диплоидни.
„Такво множење на генетските информации може да се забележи кај многумина растенија кои еволуирале под екстремни услови“, вели Бартелс. Но зошто е тоа така? Веројатна причина: ако генот е присутен во осум копии наместо во две, тој во принцип може да се прочита четири пати побрзо. Затоа, октоплоиден геном може да овозможи многу брзо производство на големи количини на потребниот протеин. Оваа способност, исто така, се чини дека е важна за развојот на толеранција на суша.
Во Craterostigma, некои гени поврзани со поголема толеранција на суша се уште повеќе се реплицираат. Тука спаѓаат таканаречените ELIPs - акронимот е кратенка за „рана светлина индуцирани протеини“, бидејќи тие брзо се вклучуваат со светлина и штитат од оксидативен стрес. Тие се јавуваат во голем број на примероци кај сите видови толерантни на суша.
„Кратеростигмата има блиску до 200-ELIP гени кои се речиси идентични и се наоѓаат во големи кластери од десет или дваесет копии на различни хромозоми“, објаснува Бартелс. Оттука, растенијата толерантни на суша може да се потпираат на широка мрежа на гени што можат брзо да ги регулираат во случај на суша.
Видовите чувствителни на суша обично ги имаат истите гени - иако во помал број копии. Ова исто така не е изненадувачки: семињата и поленот на повеќето растенија често се уште можат да 'ртат по долги периоди без вода. Така тие имаат и генетска програма за заштита од суша. „Меѓутоа, оваа програма обично се исклучува при ртење и не може повторно да се активира потоа“, објаснува ботаничарот. „Кај растенијата за воскреснување, за разлика од нив, тој останува активен“.
Повеќето видови „можат да направат“ толеранција на суша
Оттука, толеранцијата на суша е нешто што огромното мнозинство на растенија „може да го направи“. Гените кои ја даваат оваа способност веројатно се појавиле многу рано во текот на еволуцијата. Сепак, овие мрежи се поефикасни кај видовите толерантни на суша и, згора на тоа, не се активни само во одредени фази од животниот циклус.
Сепак, не секоја клетка во Craterostigma planagineum ја има истата „програма за суша“. Ова го покажале истражувачите од Универзитетот во Дизелдорф, кои исто така биле вклучени во студијата. На пример, различни гени на мрежата за суша се активни во корените за време на сушењето отколку во лисјата. Ова откритие не е неочекувано: лисјата, на пример, треба да се заштитат од штетните ефекти на сонцето. Во тоа им помагаат, на пример, ЕЛИП. Со доволно влага, растението формира фотосинтетички пигменти кои барем делумно го апсорбираат зрачењето. Оваа природна заштита во голема мера не успева за време на суша. Корените, наспроти тоа, не мора да се грижат за изгореници од сонце.
Студијата го подобрува разбирањето зошто некои видови толку малку страдаат од суша. Затоа, долгорочно, тоа би можело да придонесе за одгледување на култури како пченица или пченка кои подобро се справуваат со суша. Во време на климатски промени, тие веројатно ќе бидат во поголема побарувачка од кога било во иднина.