Niedawne badanie rzuciło światło na kluczowy mechanizm genetyczny, który zwiększa zdolność roślin do przetrwania suszy. Badania ujawniają rolę czynnika transkrypcyjnego PbERF3, rodzimego dla dzikich gruszek, który działa w porozumieniu z białkiem PbHsfC1a, aby regulować geny kluczowe dla tolerancji na suszę.

To przełomowe odkrycie może w istotny sposób wpłynąć na uprawę roślin o większej odporności na niedobory wody, oferując kluczowe rozwiązanie pilnych problemów środowiskowych naszych czasów.

Susza znacząco wpływa na produktywność rolniczą i przeżywalność roślin. Tradycyjne metody poprawy odporności na suszę, takie jak selektywna hodowla i modyfikacja genetyczna, odniosły ograniczony sukces. Dlatego identyfikacja składników genetycznych, które zwiększają tolerancję na suszę, jest kluczowa.

Badania wykazały, że zrozumienie i wykorzystanie tych czynników genetycznych może prowadzić do wyhodowania bardziej odpornych upraw.

Ze względu na te wyzwania istnieje pilna potrzeba dogłębniejszego zbadania mechanizmów genetycznych odporności na suszę w celu opracowania skutecznych rozwiązań dla zrównoważonego rolnictwa.

Zespół naukowców z Wydziału Ogrodnictwa Uniwersytetu Rolniczego w Nankinie opublikował 30 marca 2024 r. badanie w Badania ogrodnicze.

Badania skupiają się na czynniku transkrypcyjnym PbERF3 z dzikiej gruszy, wykazując jego rolę w zwiększaniu odporności na suszę poprzez interakcję z innym białkiem, PbHsfC1a. Ta interakcja reguluje ekspresję genów zaangażowanych w transport nadtlenku wodoru i biosyntezę kwasu abscysynowego, co jest krytyczne dla tolerancji na suszę.

Badanie wykazało, że nadmierna ekspresja PbERF3 w kalusach gruszy i Arabidopsis zwiększa odporność na suszę poprzez przywrócenie równowagi redoks i aktywację kluczowych ścieżek stresu suszy.

PbERF3 wchodzi w interakcję z PbHsfC1a, tworząc heterodimer, który wiąże się z promotorami PbPIP1;4 i PbNCED4, które są niezbędne do transportu nadtlenku wodoru i biosyntezy kwasu abscysynowego.

Interakcja ta aktywuje ważne szlaki sygnałowe, które poprawiają tolerancję na suszę.

Wyciszenie PbERF3 spowodowało zmniejszenie odporności na suszę, podkreślając jego istotną rolę w reakcji na stres. Ponadto badania pokazują, że PbERF3 bezpośrednio stymuluje transkrypcję PbPIP1;4, zwiększając zdolność rośliny do radzenia sobie ze stresem oksydacyjnym.

Odkrycia te ujawniają nowy moduł regulacyjny, który rośliny wykorzystują do walki ze stresem suszy, co pozwala na opracowanie genetycznie modyfikowanych upraw o zwiększonej odporności na suszę.

Dr Xiaosan Huang, autor korespondencyjny, powiedział: „Nasze odkrycia ujawniają krytyczną sieć regulacyjną, której dzikie gruszki używają do walki ze stresem suszy. Zrozumienie tego mechanizmu otwiera nowe możliwości inżynierii upraw odpornych na suszę, co jest kluczowe w obliczu rosnącej zmienności klimatu”.

Odkrycie to stanowi podstawę do opracowania genetycznie modyfikowanych upraw o zwiększonej odporności na suszę, co może potencjalnie poprawić odporność rolnictwa.

Wykorzystując moduł regulacyjny PbERF3-PbHsfC1a, naukowcy mogą stworzyć rośliny lepiej przygotowane do przetrwania w warunkach suszy, zapewniając bezpieczeństwo żywnościowe i zrównoważone praktyki rolnicze w regionach suchych.