Կալիֆորնիայի համալսարանի գիտնականները հայտնաբերել են գենետիկ տվյալներ, որոնք կօգնեն պարենային մշակաբույսերին, ինչպիսիք են լոլիկը և բրինձը, գոյատևել մեր տաքացող մոլորակի երաշտի ավելի երկար, ավելի ինտենսիվ ժամանակաշրջաններում:
Վերջին տասնամյակի ընթացքում հետազոտական թիմը ձգտել է ստեղծել մշակաբույսերի արմատների մոլեկուլային ատլաս, որտեղ բույսերը նախ հայտնաբերում են երաշտի և շրջակա միջավայրի այլ սպառնալիքների ազդեցությունը: Դրանով նրանք հայտնաբերեցին գեներ, որոնք գիտնականները կարող են օգտագործել բույսերը այս սթրեսներից պաշտպանելու համար: Նրանց աշխատանքը, որը հրապարակվել է մայիսի 20-ին ամսագրում Բջիջ, հասավ արմատների գործառույթների ըմբռնման բարձր աստիճանի, քանի որ այն միավորում էր գենետիկական տվյալները լոլիկի արմատների տարբեր բջիջներից, որոնք աճեցվում են ինչպես ներսում, այնպես էլ դրսում:
«Հաճախ հետազոտողները լաբորատոր և ջերմոցային փորձեր են անում, բայց ֆերմերները աճեցնում են դաշտում, և այս տվյալները նույնպես ուսումնասիրում են դաշտային նմուշները», - ասում է Նեյլիմա Սինհան՝ UC Davis-ի բույսերի կենսաբանության պրոֆեսոր և հոդվածի համահեղինակ: Տվյալները տեղեկատվություն են տվել այն գեների մասին, որոնք բույսին հուշում են երեք հիմնական բան ստեղծել:
Xylem-ը խոռոչ, խողովականման անոթներ են, որոնք ջուր և սննդանյութեր են տեղափոխում արմատներից մինչև ընձյուղները: Առանց քսիլեմում տրանսպորտի, բույսը չի կարող ինքնուրույն սնունդ ստեղծել ֆոտոսինթեզի միջոցով: «Xylem-ը շատ կարևոր է բույսերը պաշտպանելու համար երաշտի, ինչպես նաև աղի և այլ սթրեսների դեմ», - ասում է հետազոտության առաջատար հեղինակ Սիոբհան Բրեյդին՝ UC Davis-ում բույսերի կենսաբանության պրոֆեսոր:
Իր հերթին, առանց բույսերի հանքանյութերի փոխադրման քսիլեմում, մարդիկ և այլ կենդանիներ կունենան ավելի քիչ վիտամիններ և սննդանյութեր, որոնք անհրաժեշտ են մեր գոյատևման համար: Ի լրումն որոշ բնորոշ խաղացողների, որոնք անհրաժեշտ են քսիլեմը ձևավորելու համար, հայտնաբերվել են նոր և զարմանալի գեներ:
Երկրորդ հիմնական գեների հավաքածուն նրանք են, որոնք ուղղորդում են արմատի արտաքին շերտը լիգնին և սուբերին արտադրելու համար: Սուբերինը խցանի հիմնական նյութն է և այն շրջապատում է բույսերի բջիջները հաստ շերտով` երաշտի ժամանակ պահելով ջրի մեջ: Լոլիկի և բրնձի նման մշակաբույսերը արմատներում ունեն սուբերին: Խնձորի պտուղները ունեն իրենց արտաքին բջիջները շրջապատող սուբերին: Ամենուր, որտեղ դա տեղի է ունենում, այն կանխում է բույսի ջուրը կորցնելը: Լիգնինը նաև անջրանցիկ է դարձնում բջիջները և ապահովում մեխանիկական աջակցություն:
«Սուբերինը և լիգնինը երաշտից պաշտպանության բնական ձևեր են, և այժմ, երբ հայտնաբերված են գեները, որոնք կոդավորում են նրանց համար բջիջների այս հատուկ շերտում, այդ միացությունները կարող են ընդլայնվել», - ասում է հետազոտության համահեղինակ Ջուլիա Բեյլի-Սերեսը, UC: Ռիվերսայդի գենետիկայի պրոֆեսոր. «Ես ոգևորված եմ, որ մենք շատ բան ենք սովորել խոնավության այս խոչընդոտ շերտը կարգավորող գեների մասին: Դա այնքան կարևոր է մշակաբույսերի երաշտի նկատմամբ հանդուրժողականությունը բարելավելու համար», - ասաց նա:
Պարզվեց, որ բույսի արմատային մերիստեմի համար ծածկագրող գեները զգալիորեն նման են լոլիկի, բրնձի և արաբիդոպսիսի՝ մոլախոտի նմանվող բույսի միջև: Մերիստեմը յուրաքանչյուր արմատի աճող ծայրն է, և այն բոլոր բջիջների աղբյուրն է, որոնք կազմում են արմատը:
«Դա այն տարածաշրջանն է, որը պատրաստվում է ստեղծել մնացած արմատը և ծառայում է որպես ցողունային բջիջների տեղը», - ասում է Բեյլի-Սերեսը: «Դա թելադրում է հենց արմատների հատկությունները, օրինակ, թե որքան մեծ են դրանք: Դրա մասին գիտելիքներ ունենալը կարող է օգնել մեզ զարգացնել ավելի լավ արմատային համակարգեր»:
Բրեյդին բացատրեց, որ երբ ֆերմերները հետաքրքրված են որոշակի մշակաբույսով, նրանք ընտրում են բույսեր, որոնք ունեն այնպիսի հատկություններ, որոնք կարող են տեսնել, օրինակ՝ ավելի մեծ, ավելի գրավիչ մրգեր: Շատ ավելի դժվար է բուծողների համար ընտրել այնպիսի բույսեր, որոնց հատկությունները գետնից ցածր են, որոնք նրանք չեն կարող տեսնել:
«Բույսի «թաքնված կեսը», որը գտնվում է գետնի տակ, կարևոր է բուծողների համար՝ հաշվի առնելու, թե արդյոք նրանք ցանկանում են հաջողությամբ աճեցնել բույսը», - ասաց Բրեդին: «Բույսի արմատների մերիստեմը փոփոխելու ունակությունը կօգնի մեզ մշակել ավելի ցանկալի հատկություններով մշակաբույսեր»:
Թեև այս ուսումնասիրությունը վերլուծել է միայն երեք բույս, թիմը կարծում է, որ բացահայտումները կարող են ավելի լայնորեն կիրառվել: «Լոլիկն ու բրինձը բաժանված են ավելի քան 125 միլիոն տարվա էվոլյուցիայի միջոցով, սակայն մենք դեռևս տեսնում ենք նմանություններ գեների միջև, որոնք վերահսկում են հիմնական հատկանիշները», - ասաց Բեյլի-Սերեսը: «Հավանաբար, այս նմանությունները ճիշտ են նաև այլ մշակաբույսերի համար»: