Dünya çapında bilim adamları arasında, bitkilerin patojenlere karşı savunmalarının artan sıcaklıklar altında neden kaybolduğu konusunda belirsizlik var. Bununla birlikte, tedavi genetikte yatıyor olabilir.
Bilim adamları, sıcaklıklar yükseldiğinde bitkilerin neden hastalıklara karşı daha savunmasız hale geldiğini uzun zamandır anlamaya çalışıyorlar.
İlgili araştırmalar devam ederken, dünyanın dört bir yanındaki üniversitelerden bir grup araştırmacı, bitkilerin sıcak havalarda patojenlere karşı savunma yeteneğini geri kazanmanın yollarını aradı.
İklim değişikliği hızlandıkça, laboratuvarda bir şeyler öğrenmek ve bunları sahaya daha hızlı taşımak için baskı altında olacağız. Genetiği değiştirilmiş bitkileri daha fazla kabul etmeden bunu nasıl yapacağımızı göremiyorum.
"Araştırma ekibini yöneten Duke Üniversitesi'nden bitki biyoloğu Sheng-Yang He, "Bitkiler, bazal bağışıklık seviyeleri düştüğü için, sıcak havalarda çok daha fazla enfeksiyon kapıyor" dedi. "Bu yüzden bilmek istedik, bitkiler ısıyı nasıl hissediyor? Ve bitkileri ısıya dayanıklı hale getirmek için gerçekten düzeltebilir miyiz?”
The ders çalışmaNature'da yayınlanan, yaygın olarak fare kulağı teresi olarak bilinen mütevazı bir ot olan Arabidopsis thaliana'ya odaklandı. 'Bitki biyologları tarafından bitkilerin laboratuvar faresi. Arabidopsis thaliana yol kenarlarında, açık patikalarda ve boş arazilerde büyür ve kısa yaşam döngüsü ve kısa ve değiştirilmesi kolay genomu nedeniyle dünya çapında deneylerde kullanılır.Ayrıca bakınız:Sürdürülebilir Tarımın Anahtarı Çevresel Stresörlere Karşı Bitki Reaksiyonlarını İncelemek
Bilim adamları, Arabidopsis thaliana'nın ana savunma hormonunun, büyük mahsuller de dahil olmak üzere birçok bitki tarafından hastalığa direnmek için kullanılan salisilik asit olduğunu söyledi. Bununla birlikte, sıcaklıklar birkaç derece yükseldiğinde salisilik asit üretimi bozulabilir.
"Zor hava koşulları ile ilişkili iklim değişikliği Araştırmacılar, bulaşıcı hastalıklara verilen yanıt da dahil olmak üzere bitki ve hayvan yaşamının birçok yönünü etkiliyor” diye yazdı. "Merkezi bir bitki savunma hormonu olan salisilik asit üretimi, bilinmeyen bir mekanizma yoluyla normal bitki büyüme sıcaklık aralığının üzerindeki kısa süreli sıcak havalarda baskılanmaya karşı özellikle savunmasızdır.”
Yıllarca süren laboratuvar çalışmalarından sonra araştırmacılar, sıcaklıklar yükseldiğinde bitkilerde salisilik asit hormonunun üretimini durdurabilen ve savunma mekanizmalarını nötralize edebilen CBP60g genini izole etti. Çözüm, daha yüksek sıcaklıklarda bitkinin savunmasını eski haline getirmek için geni genetik olarak atladı.
"Kanada'daki Wilfrid Laurier Üniversitesi'nden biyolog ve çalışmanın ortak yazarı Christian Danve Castroverde, "Bu, çok yıllı ve çok kurumlu bir çabaydı" dedi. Olive Oil Times.
"2013'te [biz] kısa süreli yüksek sıcaklıkların Arabidopsis bitkilerinin hormon savunmasını Pseudomonas syringae adlı bir bakteri tarafından enfeksiyona karşı önemli ölçüde etkilediğini keşfettik" diye ekledi. "Birkaç yıl sonra, Arabidopsis bağışıklığının sıcak sıcaklık koşulları tarafından nasıl baskılandığının moleküler temelini belirlemede sonunda başarılı olduk.”
Araştırmacılar, bir gen ekleyerek laboratuvardaki geni atladılar. 'destekçi.' Kısa DNA dizisi, geni kopyalamaya (DNA dizisini bir RNA molekülüne kopyalamaya) zorlayarak Arabidopsis thaliana'nın salisilik asit hormonunu üretme yeteneğini geri kazandırır.
"Araştırmacılar, salisilik asit reseptörü ve biyosentetik genler dahil olmak üzere, optimize edilmiş CBP60g ekspresyonu, salisilik asit üretimini, bazal bağışıklığı ve efektör tarafından tetiklenen bağışıklığı, önemli büyüme değiş tokuşları olmaksızın yüksek büyüme sıcaklığında geniş çapta eski haline getirmek için yeterliydi.Ayrıca bakınız:Araştırmacılar, Yüksek Sıcaklıklara En İyi Uyum Sağlayan Zeytin Çeşitlerini Belirlemeye Çalışıyor
Ekip, kolza tohumu gibi gıda ürünleri üzerinde gen modifikasyonunu test etmeye başladı. Ayrıca buğday ve patates de dahil olmak üzere daha fazla ürün denemeyi planlıyorlar. Ancak Castroverde, düzeltmeyi büyük ölçekte uygulamadan önce önemli miktarda saha araştırması gerektiğini söyledi.
"Pek çok bitkinin CBP60g benzeri genleri var ve birçoğu salisilik asit yapma kapasitesine sahip” dedi. "Görünüşe göre bitkilerin cephanelerinde zaten bir silah var. Şimdiki mücadelemiz sadece bu gücü kullanmak. Tarımsal uygulamalar açısından, tarla denemelerinde başarılı sonuçlar elde edene kadar beklememiz gerektiğine inanıyorum.”
Bununla birlikte, araştırma ekibi tarafından bitki bağışıklık sistemini eski haline getirmek için önerilen özel çözüm, tüketicilerin yiyeceklerinin daha fazla genetik manipülasyonunu kabul etmeye hazır olduğunu varsayar.
"As iklim değişikliği hızlanıyorAraştırmada yer almayan Colorado Eyalet Üniversitesi'nde bitki bağışıklığı uzmanı Marc Nishimura, "Laboratuvarda bir şeyler öğrenmek ve bunları tarlaya daha hızlı taşımak için baskı altında olacağız" dedi. "Genetiği değiştirilmiş bitkileri daha fazla kabul etmeden bunu nasıl yapacağımızı göremiyorum.”
Başka ders çalışma Çin Hong Kong Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından Haziran ayında yayınlanan bir bildiride, ozon kirliliği ve iklim değişikliğinin etkileri nedeniyle mahsul veriminin 20 yılına kadar küresel olarak yüzde 2050 azalabileceği uyarısında bulundu.
Arabidopsis thaliana'nın sıcağa karşı savunmasını geri kazanmadaki başarılarına rağmen, araştırmacılar, ısınan bir iklimin bitki bağışıklık sisteminin etkinliğini nasıl etkilediğini anlamadaki boşluğun şu gerçeği vurguladılar: "gelecekteki tarımsal üretkenlik, ekosistemin korunması ve yeni bitki hastalığı salgınlarının ortaya çıkması için önemli bir endişe.”
Ancak, sonuçlarının gelecekte ekinlerin daha dirençli hale geleceğine işaret ettiğini de eklediler.
"Duke'ten bitki biyoloğu He, "Bütün bitki bağışıklık sistemini sıcak havalarda daha sağlam hale getirmeyi başardık" dedi. "Bu, ekin bitkileri için de geçerliyse, bu gerçekten çok önemli çünkü o zaman çok güçlü bir silahımız var.”