Forskere ved University of Hiroshima kommer tættere på at afdække de molekylære processer bag, hvordan oversvømmelser berøver planter ilt. Dette vil hjælpe med at skabe mere oversvømmelsestolerante afgrøder. Phys.org portal.
Ifølge Verdensbanken er oversvømmelser en global risiko, der truer milliarder af menneskers liv og ejendom. Endnu flere mennesker risikerer at sulte som følge af oversvømmelser: Vand kan oversvømme afgrøder. Forskere er nu tættere på at identificere molekylære processerunderliggende, hvordan oversvømmelser berøver planter ilt. Dette vil hjælpe med at skabe mere modstandsdygtige afgrøder.
Med meta-analyse, som involverer genanalyse af data fra andre undersøgelser generelt, fandt et hold fra Graduate School of Integrated Life Sciences ved University of Hiroshima flere almindelige gener og relaterede mekanismer i ris (Oryza sativa) og Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). Forskerne offentliggjorde deres forskningsresultater i tidsskriftet Livet.
"Hypoxi er et abiotisk stress for planter, ofte forårsaget af oversvømmelser," sagde undersøgelsens medforfatter Keita Tamura, med henvisning til manglen på ilt forårsaget af overmætning. “Selvom der tidligere er blevet forsket meget, troede vi, at det var skjult biologiske mekanismer kan opdages ved at analysere flere undersøgelser ved hjælp af meta-analyse af offentligt tilgængelige data."
Holdet fokuserede på ris og brøndkarse, da genetikken for begge arter tidligere var blevet grundigt undersøgt. Ifølge Tamura betragtes ris også som en af de vigtigste afgrøder i verden, der tjener som hovedafgrøden fødevareprodukt for mere end fire milliarder mennesker, ifølge Advisory Group for International Agricultural Research, så man forstår, hvordan man forhindrer en plante i at reagere på hypoxi, er afgørende.
Forskerne identificerede 29 par RNA-sekventeringsdata for Arabidopsis og 26 par for ris under både normale og iltmangeltilstande fra de tilgængelige datasæt. Ifølge professor Hidemasa Bono involverer RNA-sekventering at dechifrere et individs genetiske plan på et givet tidspunkt, hvilket betyder, at dataene kan bruges til at studere, hvilke gener der forårsagede hvilke ændringer.
"Ved at analysere RNA-sekventeringsdata identificerede vi 40 og 19 opregulerede og nedregulerede gener i begge arter," sagde Bono. "Blandt dem var nogle WRKY-transkriptionsfaktorer og cinnamat-4-hydroxylase, hvis rolle i reaktionen på hypoxi forbliver ukendt, generelt opreguleret i både Arabidopsis og ris."
Ifølge Bono betyder denne generelle opregulering, at disse molekylære mekanismer bliver mere aktive, når der er mangel på ilt, hvilket indikerer deres specifikke mekanistiske ansvar for, hvordan planter reagerer.
Bono og Tamura sammenlignede deres resultater med en lignende meta-analyse af hypoxi i humane celler og vævsprøver. De fandt ud af, at to af de almindeligt aktiverede gener i ris og Arabidopsis blev undertrykt i deres menneskelige modstykker.
"Vores meta-analyse tyder på forskellige molekylære mekanismer for hypoxi hos planter og dyr," sagde Bono. "Kandidatgener identificeret i denne undersøgelse forventes at kaste lys over nye molekylære mekanismer for planters reaktion på hypoxi. I sidste ende planlægger vi at manipulere et af kandidatgener med genomredigeringsteknologi for at skabe oversvømmelsestolerante planter."