_ Folosind tehnologia CRISPR, cercetătorii reușesc în cultivarea tomatelor care consumă mai puțină apă fără a compromite randamentul

O nouă descoperire a Universității din Tel Aviv a reușit să cultive și să caracterizeze soiurile de tomate cu o eficiență mai mare în utilizarea apei fără a compromite randamentul. Cercetătorii, utilizând tehnologia de editare genetică CRISPR, au reușit să cultive roșii care consumă mai puțină apă, păstrând în același timp randamentul, calitatea și gustul.

Cercetarea a fost efectuată în laboratoarele Prof. Shaul Yalovsky și Dr. Nir. Sade și a fost condusă de o echipă de cercetători de la Școala de științe a plantelor și securitate alimentară de la Universitatea din Tel Aviv, Facultatea de Științe ale Vieții.

Echipa a inclus dr. Mallikarjuna Rao Puli, un fost bursier postdoctoral, supravegheat de Prof. Yalovsky și Purity Muchoki, un doctorand condus în comun de Prof. Yalovsky și Dr. Sade. Alți studenți și bursieri postdoctorali de la Școala de științe a plantelor și securitate alimentară a TAU, împreună cu cercetători de la Universitatea Ben Gurion și de la Universitatea din Oregon, au contribuit, de asemenea, la cercetare.

Descoperirile studiului au fost publicate în jurnalul PNAS .

Cercetătorii explică că, în lumina încălzirii globale și a diminuării resurselor de apă dulce, există o cerere în creștere pentru culturi agricole care consumă mai puțină apă fără a compromite randamentul. Desigur, în același timp, deoarece culturile agricole se bazează pe apă pentru a crește și a se dezvolta, este deosebit de dificil să se identifice soiurile de plante potrivite.

Într-un proces numit transpirație, plantele evaporă apa din frunzele lor. Concomitent, dioxidul de carbon intră în frunze și este asimilat în zahăr prin fotosinteză, care are loc și în frunze. Aceste două procese - transpirația și absorbția dioxidului de carbon - au loc simultan prin deschideri speciale de pe suprafața frunzelor, numite stomi. Stomatele se pot deschide și închide, servind drept mecanism prin care plantele își reglează starea apei.

Cercetătorii subliniază că, în condiții de secetă, plantele răspund prin închiderea stomatelor, reducând astfel pierderile de apă prin transpirație.

Problema este că, datorită cuplării inextricabile dintre transpirația apei și captarea dioxidului de carbon, închiderea stomatelor duce la o reducere a absorbției de dioxid de carbon de către plantă. Această scădere a absorbției de dioxid de carbon duce la o scădere a producției de zahăr prin fotosinteză.

Deoarece plantele se bazează pe zahărul generat în fotosinteză ca sursă vitală de energie, o reducere a acestui proces afectează negativ creșterea plantelor.

În plantele de cultură, scăderea producției de zahăr fotosintetic se manifestă ca o scădere atât a cantității, cât și a calității recoltei. La tomate, de exemplu, daunele aduse culturii se reflectă într-o scădere a numărului de fructe, a greutății acestora și a cantității de zahăr din fiecare fruct. Fructele cu conținut mai scăzut de zahăr sunt mai puțin gustoase și mai puțin hrănitoare.

În studiul de față, cercetătorii au indus o modificare a roșiei prin editare genetică folosind metoda CRISPR, țintind o genă cunoscută sub numele de ROP9. Proteinele ROP funcționează ca comutatoare, comutând între o stare activă sau inactivă.

Prof. Yalovsky a spus: „Am descoperit că eliminarea ROP9 prin tehnologia CRISPR provoacă o închidere parțială a stomatelor. Acest efect este deosebit de pronunțat în timpul prânzului, când rata de pierdere a apei de la plante în procesul de transpirație este la cea mai mare.

„În schimb, dimineața și după-amiaza, când rata de transpirație este mai mică, nu a existat o diferență semnificativă în rata de pierdere a apei între plantele martor și plantele modificate cu ROP9. Deoarece stomatele au rămas deschise în dimineața și după-amiaza, plantele au fost capabile să absoarbă suficient dioxid de carbon, prevenind orice scădere a producției de zahăr prin fotosinteză chiar și în timpul orelor de după-amiază, când stomatele erau mai închise la plantele modificate cu ROP9.”

Pentru a evalua impactul ROP9 deteriorat asupra culturii, cercetătorii au efectuat un experiment amplu pe teren care a implicat sute de plante.

Rezultatele au arătat că, deși plantele modificate cu ROP9 pierd mai puțină apă în timpul procesului de transpirație, există nu are niciun efect negativ asupra fotosintezei, cantității sau calității recoltei (cantitatea de zahăr din fructe). Mai mult, studiul a identificat un mecanism nou și neașteptat de reglare a deschiderii și închiderii stomatelor, legat de nivelul de substanțe oxidante, cunoscute sub numele de specii reactive de oxigen, din stomate. Această descoperire are implicații semnificative și pentru cunoștințele științifice de bază.

Dr. Sade a adăugat: „Există o mare asemănare între ROP9 din roșii și proteinele ROP găsite în alte plante de cultură, cum ar fi ardeiul, vinetele și grâul. Prin urmare, descoperirile detaliate în articolul nostru ar putea sta la baza dezvoltării unor plante de cultură suplimentare, cu o creștere îmbunătățită. eficiența utilizării apei și pentru o înțelegere mai profundă a mecanismelor din spatele deschiderii și închiderii stomatelor."

(Fluierul)