Калифорния университетінің ғалымдары қызанақ пен күріш сияқты азық-түлік дақылдарының жылынып жатқан планетамыздағы құрғақшылықтың неғұрлым қарқынды кезеңдерінен ұзағырақ аман қалуына көмектесетін генетикалық деректерді тапты.
Соңғы онжылдықта зерттеу тобы өсімдіктер алдымен құрғақшылық пен басқа да экологиялық қауіп-қатерлердің әсерін анықтайтын өсімдік тамырларының молекулалық атласын жасауға ұмтылды. Осылайша, олар ғалымдар өсімдіктерді осы стресстен қорғау үшін пайдалана алатын гендерді ашты. Олардың жұмысы 20 мамырда журналда жарияланған клетка, түбір функцияларын түсінудің жоғары дәрежесіне қол жеткізді, себебі ол үйде және сыртында өсірілген қызанақ тамырларының әртүрлі жасушаларының генетикалық деректерін біріктірді.
«Зерттеушілер жиі зертханалық және жылыжай тәжірибелерін жасайды, бірақ фермерлер далада өсіреді және бұл деректер далалық үлгілерге де қарайды», - деді Неелима Синха, Дэвис университетінің өсімдік биологиясының профессоры және мақаланың бірлескен авторы. Деректер өсімдікке үш негізгі нәрсені жасайтын гендер туралы ақпарат берді.
Ксилемалар - су мен қоректік заттарды тамырдан өркенге дейін тасымалдайтын қуыс, құбыр тәрізді ыдыстар. Ксилемада тасымалдаусыз өсімдік фотосинтез арқылы өз қорегін жасай алмайды. «Ксилем өсімдіктерді құрғақшылыққа, сондай-ақ тұзға және басқа күйзелістерге қарсы тұру үшін өте маңызды», - дейді зерттеудің жетекші авторы Сиобхан Брэди, Дэвис университетінің өсімдіктер биологиясының профессоры.
Өз кезегінде, ксилемадағы өсімдік минералының тасымалдануынсыз адамдар мен басқа жануарларда біздің өмір сүруімізге қажетті дәрумендер мен қоректік заттар аз болады. Ксилеманы қалыптастыру үшін қажет кейбір типтік ойыншылардан басқа, жаңа және таңқаларлық гендер табылды.
Гендердің екінші негізгі жиынтығы - лигнин мен суберинді өндіруге тамырдың сыртқы қабатын бағыттайтындар. Суберин тығынның негізгі заты болып табылады және ол құрғақшылық кезінде суда ұстайтын қалың қабатта өсімдік жасушаларын қоршайды. Қызанақ пен күріш сияқты дақылдардың тамырында суберин болады. Алма жемістерінің сыртқы жасушаларын қоршап тұрған суберин болады. Кез келген жерде ол өсімдіктің суды жоғалтуына жол бермейді. Лигнин сонымен қатар жасушаларды су өткізбейтін және механикалық қолдауды қамтамасыз етеді.
«Суберин мен лигнин құрғақшылықтан қорғаудың табиғи нысандары болып табылады, сондықтан жасушалардың осы ерекше қабатында оларды кодтайтын гендер анықталғаннан кейін бұл қосылыстар күшейтілуі мүмкін», - деді зерттеудің авторы Джулия Бейли-Серрес, UC Ривер бойындағы генетика профессоры. «Мен осы ылғал тосқауыл қабатын реттейтін гендер туралы көп нәрсені білгенімізге өте қуаныштымын. Бұл дақылдардың құрғақшылыққа төзімділігін арттыру үшін өте маңызды», - деді ол.
Өсімдіктің тамыр меристемасын кодтайтын гендер қызанақ, күріш және арамшөп тәрізді үлгілі өсімдік арабидопсис арасында өте ұқсас болып шықты. Меристема – әрбір тамырдың өсіп келе жатқан ұшы және ол тамырды құрайтын барлық жасушалардың көзі.
«Бұл тамырдың қалған бөлігін құрайтын және оның дің жасушаларының ұясы ретінде қызмет ететін аймақ», - деді Бейли-Серрес. «Бұл тамырлардың қасиеттерін, мысалы, олардың қаншалықты үлкен болатынын анықтайды. Бұл туралы білу бізге жақсы тамыр жүйелерін дамытуға көмектеседі ».
Брэди түсіндірді, фермерлер белгілі бір дақылға қызығушылық танытқанда, олар үлкенірек, тартымды жемістер сияқты өздеріне көрінетін ерекшеліктері бар өсімдіктерді таңдайды. Селекционерлерге жер астынан көрінбейтін қасиеттері бар өсімдіктерді таңдау әлдеқайда қиын.
«Өсімдіктің жер астындағы «жасырын жартысы» селекционерлер үшін өсімдікті сәтті өсіргісі келетін-келмейтінін ойластыру үшін өте маңызды», - деді Брэди. «Өсімдік тамырларының меристемасын өзгерте алу бізге қажетті қасиеттері бар дақылдарды инженерлік етуге көмектеседі».
Бұл зерттеу тек үш зауытты талдағанымен, топ нәтижелерді кеңірек қолдануға болады деп санайды. «Қызанақ пен күріш 125 миллион жылдан астам эволюция арқылы бөлінген, бірақ біз әлі де негізгі сипаттамаларды бақылайтын гендер арасындағы ұқсастықтарды көреміз», - деді Бейли-Серрес. «Бұл ұқсастықтар басқа дақылдарға да қатысты болуы мүмкін».