Iată de ce sorgul este rezistent la secetă

Un nou studiu condus de cercetătorii Universităţii Berkeley din California dezvăluie modul în care sorgul îşi modifică expresia genelor pentru a se adapta condiţiilor de secetă.

Temperaturile ridicate şi pământul uscat nu reprezintă obstacole în calea dezvoltării vegetative normale pentru cultura sorgului, această cereală originară din Africa şi Australia rămânând verde şi productivă, chiar şi în condiţii care ar face ca alte plante să devină maronii, fragile şi inerte. Un studiu publicat recent în jurnalul ”Proceedings of the National Academy of Sciences” oferă prima privire detaliată asupra modului în care planta de sorg exercită un control rafinat asupra genomului său – dezactivarea şi activarea unor gene la primul semn de lipsă a apei, după care revenirea la starea iniţială când umiditatea din sol se încadrează în parametrii optimi – pentru a supravieţui când mediul climatic devine aspru şi arid.

“Sorgul este într-adevăr tolerant la secetă, şi dacă aflăm cum este capabil să depăşească aceste condiţii, atunci poate putem ajuta alte plante să supravieţuiască în acelaşi mod”, a precizat Peggy Lemaux, cercetător la Departamentul Plantelor şi Biologie Microbiană în cadrul prestigioasei universităţi americane şi coautor al lucrării.

Datele colectate pe parcursul a 17 săptămâni de pe câmpurile de testare din Central Valley relevă faptul că planta de sorg modulează expresia unui total de 10.727 gene, ceea ce reprezintă mai mult de 40% din genomul său, ca răspuns la condiţiile de secetă extremă. Multe dintre aceste schimbări apar la o săptămână după ce cultura nu mai este udată sau la o săptămână după ce este udată din nou.

Pentru a efectua cercetarea, echipa a cultivat plante de sorg în trei condiţii diferite de udare – secetă în perioada de pre-înflorire, secetă în perioada post-înflorire şi aplicaţii controlate ale apei – timp de trei ani consecutivi. În fiecare săptămână în timpul sezonului de creştere, membrii echipei de cercetare au recoltat cu atenţie probe din frunzele şi rădăcinile plantelor selectate şi au înfiinţat un laborator mobil în câmp în care au putut îngheţa rapid eşantioanele până când au fost prelucrate pentru a fi analizate. Apoi, cercetătorii de la Joint Genome Institute (JGI) au secvenţiat ARN-ul din fiecare eşantion pentru a crea datele transcriptomului, care dezvăluie care dintre zecile de mii de gene sunt transcrise şi utilizate pentru a produce proteine în anumite momente.

Cercetătorii au observat câteva modele interesante din datele transcriptomului. În primul rând, au descoperit că un set de gene cunoscute pentru a ajuta planta să promoveze relaţii simbiotice cu un tip de ciupercă care trăieşte în jurul rădăcinilor sale a fost dezactivat în condiţii de secetă. Acest set de gene a prezentat cele mai dramatice schimbări în activitatea genelor pe care le-au observat. În al doilea rând, s-a observat că anumite gene cunoscute ca fiind implicate în fotosinteză au fost de asemenea dezactivate ca răspuns la fenomenul de secetă şi au fost reactivate când stresul a dispărut.

“Oamenii s-au ferit cu adevărat să facă aceste tipuri de experimente pe teren, preferând să le efectueze în condiţii controlate, în laborator sau în seră. Dar cred că investiţia de timp şi resurse pe care noi am alocat-o va fi răsplătită în final, prin calitatea răspunsurilor pe care le obţinem, în ceea ce priveşte înţelegerea situaţiilor ce apar în condiţii de secetă reală”, a concluzionat Peggy Lemaux.