Naukowcy wykorzystują światło synchrotronowe, aby dosłownie złuszczyć ściany komórkowe cebuli, aby pomóc roślinom lepiej znosić stresy spowodowane zmianami klimatycznymi i chorobami.
„Wiemy, że na preriach było dużo suszy, a środki do życia są zagrożone” – powiedziała Ariana Forand, studentka studiów magisterskich w College of Agriculture and Bioresources na University of Saskatchewan (USA). „Byłoby zdumiewające znaleźć modyfikacje, które pozwoliłyby roślinom oprzeć się wielokrotnym stresom”.
Forand kierował projektem, który badał, w jaki sposób wapń i bor odgrywają korzystną rolę we wzmacnianiu ścian komórkowych roślin, pomagając zmniejszyć odwodnienie związane z zamarzaniem i suszą oraz zwiększając odporność na patogeny.
Jak się okazało, idealną rośliną do sprawdzenia teorii była cebula.
Zespół przeanalizował próbki cebuli i zebrał dane w Advanced Photon Source (APS) w Illinois, dzięki współpracy ośrodka z Canadian Light Source (CLS) na Uniwersytecie Saskatchewan.
„Ten projekt naprawdę opiera się na pracy wcześniejszego ucznia mistrza USA, Juna Liu, który wykonywał pracę związaną ze stresem lodowatym” – powiedział Forand – „i wiemy, że zarówno podczas suszy, jak i zimna, rośliny tracą wodę w podobny sposób”.
Cebule są dobrymi roślinami, „ponieważ można z łatwością oderwać pojedynczą warstwę komórek i zobaczyć zmiany w ścianie komórkowej”, co jest kluczową strukturą rośliny w ochronie przed różnego rodzaju stresami.
Unikalną cechą tych badań, których wyniki były: opublikowane w czasopiśmie Plants, było to, że przyjrzano się wielu stresom jednocześnie – odwodnieniu cebuli walijskiej i cebuli do gotowania oraz odporności na patogeny u Arabidopsis, małego kwitnącego chwastu pochodzącego z Afryki.
Po dodaniu wapnia zmieszanego z wodą do cebuli uprawianej w szklarni, Forand użył synchrotronowej mikroskopii rentgenowskiej, aby potwierdzić nie tylko, że rośliny wchłonęły wapń, ale także zlokalizowały go w ścianie komórkowej.
Dalsze testy w suchych warunkach wykazały zmniejszenie utraty wody w traktowanych roślinach. Podobnie wiadomo, że bor wiąże się z pektyną w ścianach komórkowych Arabidopsis, wzmacniając jego odporność na wprowadzoną chorobę.
„Szukaliśmy sposobów strukturalnego wzmocnienia ścian komórkowych” — powiedział Forand. Potwierdzenie, że wapń i bor zmniejszają wpływ utraty wilgoci i chorób, otwiera drzwi do poszukiwania podobnego efektu u innych roślin.
Dr Karen Tanino, profesor nauk o roślinach w USA i przełożony Foranda, powiedziała, że w każdym roku „jeden stres może być bardziej powszechny niż inny – po prostu nie można przewidzieć, jaki będzie. Badania te dają szansę na ochronę roślin przed zmianami stresu z roku na rok.”
Zarówno Forand, jak i Tanino uważają, że rozszerzenie ich badań stwarza możliwości wzmocnienia odporności na utratę wilgoci i choroby zarówno w uprawach polowych, jak iw przemyśle ogrodniczym.
Aby uzyskać więcej informacji:
Wiktoria Schramm
Kanadyjskie źródło światła
Tel .: + 1 306-657-3516
E-mail: wiktoria.schramm@lightsource.ca