از آنجایی که گیاهان نمی توانند زمانی که منابع کمیاب می شوند جابه جا شوند، باید با پاسخ به نشانه های محیطی، رشد خود را به طور موثر تنظیم کنند. خشکسالی مهمترین عامل کاهش رشد گیاه و عملکرد محصول است که باعث می شود بینش در مورد واکنش گیاه به خشکی برای کشاورزی بسیار ارزشمند باشد. تیمی از محققان دانشگاه VIB و گنت تصمیم گرفتند تا از طریق یک ابتکار تحقیقاتی به رهبری پروفسور دیرک اینزه، این موضوع حیاتی را بیشتر روشن کنند. این مطالعه بینش‌های عمده‌ای در مورد چگونگی مقابله گیاهان با شرایط محدودکننده آب ارائه کرد، که می‌تواند تلاش‌های اصلاحی پیشرفته و مهندسی ژنوم را برای ایجاد گیاهان زراعی با عملکرد بالا و مقاوم به خشکی هدایت کند.این یافته ها در مجله علمی برجسته The Plant Cell منتشر شده است.
دانشمندان پیش بینی می کنند که تغییرات آب و هوایی باعث مشکلات گسترده کشاورزی، عمدتاً به شکل خشکسالی - به ویژه زمانی که آب شیرین و زیرساخت های آبیاری در دسترس نباشد، ایجاد می کند. کمبود شدید مواد غذایی می تواند نتیجه آن باشد و پیدا کردن راه های جدید برای محافظت از گیاهان زراعی در برابر خشکسالی در سطح ژنتیکی برای دانشمندان بسیار مهم است. اما قبل از اینکه بتوانند این کار را انجام دهند، باید بیشتر بدانند که کدام ژن مسئول تغییرات در سرعت رشد گیاه در شرایط خشکسالی است.
مطالعه در مقیاس بزرگ با استفاده از آخرین فناوری های تجزیه و تحلیل ژنتیک
قبل از این مطالعه - بزرگترین در نوع خود - که توسط تیمی به سرپرستی پروفسور دیرک اینزه انجام شد، دانشمندان بینش کمی در مورد ژن ها و فرآیندهای ژنتیکی داشتند که باعث می شود برخی گیاهان در شرایط خشکسالی رشد خود را محدود کنند در حالی که برخی دیگر به طور طبیعی رشد می کنند.. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این ژن های تنظیم کننده رشد، دکتر.تیم اینزه، با همکاری نزدیک با دکتر آرتور کورته از GMI (اتریش) و دانشگاه وورزبورگ (آلمان)، تنوع ژنتیکی 100 نوع (الحاق) گیاه مدل Arabidopsis thaliana را بررسی کردند. در حالی که این گیاهان تحت تنش خفیف خشکی رشد می کردند، آنالیزهای سلولی و مولکولی عمیقی از پاسخ هر گیاه انجام دادند. نتایج آنها را شگفت زده کرد.
پروفسور اینزه (دانشگاه VIB-Ghent): "ما تفاوت های بزرگی را در تحمل به خشکی در 100 عضو مشاهده کردیم: برخی به طور طبیعی رشد کردند، در حالی که برخی دیگر بسیار کوچک ماندند. این تجزیه و تحلیل در مقیاس بزرگ به ما امکان داد دقیقاً تشخیص دهیم که کدام ژن ها نقش دارند. نقشی محوری در مکانیسم دفاعی گیاه در برابر خشکسالی. این یک سفر شگفت انگیز برای کشف پیچیدگی گسترده این مکانیسم ها بود - تنوع طبیعت یک محیط یادگیری عالی است."
ژن های اصلی متاثر از تنش خشکی شناسایی شد
در سطح مولکولی، حتی با وجود اینکه تنوع در واکنش‌های خشکسالی توده‌های مختلف بسیار زیاد بود، تنها تعداد کمی از ژن‌ها تقریباً در هر ۱۰۰ نوع آرابیدوپسیس تحت تأثیر قرار گرفتند. این ژن ها هسته واکنش دفاعی گیاه در برابر خشکسالی هستند.
پروفسور اینزه (دانشگاه VIB-Ghent): "این مطالعه بینش های عمده ای را در مورد چگونگی مقابله گیاهان با شرایط محدود کننده آب ارائه کرد، که می تواند تلاش های اصلاحی پیشرفته و مهندسی ژنوم را برای ایجاد گیاهان زراعی با عملکرد بالا و مقاوم به خشکی هدایت کند. در مرحله بعدی مطالعه، عملکرد ژن‌هایی را که شناسایی کردیم - نه تنها در ارگانیسم‌های مدل، بلکه در محصولات کشاورزی و اقتصادی مهم مانند ذرت، بررسی و دسته‌بندی خواهیم کرد.»
