Forskare vid University of Hiroshima närmar sig att avslöja de molekylära processerna bakom hur översvämningar berövar växter syre. Detta kommer att bidra till att skapa mer översvämningstoleranta grödor. Phys.org-portalen.
Enligt Världsbanken är översvämningar en global risk som hotar liv och egendom för miljarder människor. Ännu fler människor riskerar att svälta till följd av översvämningar: vatten kan översvämma grödor. Forskare är nu närmare att identifiera molekylära processerbakomliggande hur översvämningar berövar växter syre. Detta kommer att bidra till att skapa mer motståndskraftiga grödor.
Med Meta-analys, som involverar omanalys av data från andra studier i allmänhet, fann ett team från Graduate School of Integrated Life Sciences vid University of Hiroshima flera vanliga gener och relaterade mekanismer i ris (Oryza sativa) och Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). Forskarna publicerade sina forskningsresultat i tidskriften livet.
"Hypoxi är en abiotisk stress för växter, ofta orsakad av översvämningar," sade studiens medförfattare Keita Tamura, med hänvisning till bristen på syre som orsakas av övermättnad. "Även om mycket forskning har gjorts tidigare, trodde vi att det var dolt biologiska mekanismer kan upptäckas genom att analysera flera studier med hjälp av en metaanalys av allmänt tillgänglig data."
Teamet fokuserade på ris och vattenkrasse, eftersom genetiken för båda arterna tidigare hade studerats omfattande. Enligt Tamura anses ris också vara en av de viktigaste grödorna i världen och fungerar som den viktigaste livsmedelsprodukt för mer än fyra miljarder människor, enligt Advisory Group for International Agricultural Research, så att förstå hur man förhindrar en växt från att reagera på hypoxi, är avgörande.
Forskarna identifierade 29 par RNA-sekvenseringsdata för Arabidopsis och 26 par för ris under både normala och syrebristtillstånd från tillgängliga datauppsättningar. Enligt professor Hidemasa Bono innebär RNA-sekvensering att dechiffrera en individs genetiska ritning vid en given punkt, vilket innebär att data kan användas för att studera vilka gener som orsakade vilka förändringar.
"Genom att analysera RNA-sekvenseringsdata identifierade vi 40 och 19 uppreglerade och nedreglerade gener i båda arterna," sa Bono. "Bland dem var vissa WRKY-transkriptionsfaktorer och cinnamat-4-hydroxylas, vars roll i svaret på hypoxi fortfarande okänd, generellt uppreglerade i både Arabidopsis och ris."
Enligt Bono innebär denna allmänna uppreglering att dessa molekylära mekanismer blir mer aktiva när det finns brist på syre, vilket indikerar deras specifika mekanistiska ansvar för hur växter reagerar.
Bono och Tamura jämförde sina resultat med en liknande metaanalys av hypoxi i mänskliga celler och vävnadsprover. De fann att två av de vanligen aktiverade generna i ris och Arabidopsis undertrycktes i sina mänskliga motsvarigheter.
"Vår metaanalys tyder på olika molekylära mekanismer för hypoxi hos växter och djur," sa Bono. "Kandidatgener som identifierats i denna studie förväntas belysa nya molekylära mekanismer för växtsvar på hypoxi. I slutändan planerar vi att manipulera en av kandidatgenerna med genomredigeringsteknik för att skapa översvämningstoleranta växter."