Wzmacnianie roślin strączkowych
Oprócz zmian klimatu największym problemem, z jakim musi mierzyć się Europa, jest bezpieczeństwo żywnościowe, czyli zdolność produkowania bezpiecznej i bogatej w składniki odżywcze żywności w ilości wystarczającej do wykarmienia europejskiej populacji. Z tego powodu ulepszenie wybranych gatunków roślin uprawnych jest ważne jak nigdy dotąd. Przez ostatnie 5 lat finansowane przez UE konsorcjum ABSTRESS sprawdzało jak można wykorzystać najnowocześniejsze techniki inżynierii genetycznej do opracowania zrównoważonych odmian roślin uprawnych charakteryzujących się wysoką odpornością na trudne warunki środowiskowe czy biologiczne. Do badań składające się 13 partnerów z 7 krajów członkowskich konsorcjum wybrało rośliny strączkowe, głównie ze względu na ich unikalne właściwości. „Rośliny te współpracują z mikroorganizmami ułatwiającymi im wiązanie azotu z atmosfery i transportowanie go do korzeni, co działa jak naturalny nawóz” – mówi koordynator projektu, Adrian Charlton z brytyjskiej organizacji Fera Science. Jednakże europejskie rośliny strączkowe, jak fasola czy groch, są bardzo podatne na różne choroby, w tym zakażenie żyjącymi w glebie i atakującymi rośliny przez system korzeniowy różnymi patogenami roślinnymi powodującymi więdnięcie roślin. „Uniemożliwia to dokładne przewidzenie wysokości plonów i stale pogarsza się w wyniku susz coraz częściej występujących w Europie z powodu zmian klimatu” – dodaje Charlton. W ramach projektu ABSTRESS do zbadania sieci genów u różnych odmian grochu, odpowiedzialnych za zdolność tych roślin do wzrostu w warunkach suszy i ich odporność na patogeny takie jak Fusarium, zastosowano metody genomiki porównawczej. Zespół przeanalizował również gatunek Medicago truncatula – niewielką, niską roślinę strączkową przypominającą koniczynę, rosnącą w obszarze Morza Śródziemnego. „To szybkorosnąca roślina zwykle wykorzystywana jako model roślin strączkowych, ponieważ jej niewielki genom jest dość dobrze poznany i pozwala nam dobrze zrozumieć mechanizmy molekularne regulujące odpowiedź rośliny na brak wody i choroby” – wyjaśnia Charlton. Zgromadzone dane genetyczne zostały wykorzystane do zidentyfikowania regulatorowych genów „węzłowych” u Medicago truncatula i podobnych genów u innych roślin, np. pomidorów. Na podstawie uzyskanych informacji opracowano nowe nasiona z wprowadzonymi mutacjami kluczowych genów. Oprócz analizy genetycznej przeprowadzono również badanie wzrostu materiału roślinnego w warunkach stresu przy użyciu technologii obrazowania molekularnego, takich jak obrazowanie rentgenowskie czy w podczerwieni, celem wykrycia wczesnych oznak stresu. Jak mówi Charlton, „to pozwoliło zespołowi lepiej zrozumieć, dlaczego jedne rośliny radzą sobie lepiej niż inne”. „Przyjrzeliśmy się reakcji przedobjawowej roślin na brak wody i zakażenie grzybem Fusarium, dzięki czemu odkryliśmy, które mechanizmy są wykorzystywane do ochrony przez najlepiej radzące sobie rośliny” – uzupełnia. Dodatkowo zespół ABSTRESS chciał poznać wpływ mikroorganizmów żyjących w glebie na zdrowie roślin. „Dowiedliśmy, że zmiana genomu mikroorganizmów zamieszkujących brodawki korzeniowe roślin strączkowych może pomóc zwiększyć odporność tych roślin na brak wody” – podsumowuje Charlton. Konsorcjum udało się stworzyć odmiany grochu o obiecujących cechach genetycznych. „Powstały zbiór nasion różnych nowych odmian zostanie włączony do komercyjnych programów hodowlanych celem oceny jego przydatności jako źródła roślin odpornych na suszę i choroby” – dodaje Charlton. „Wyniki naszego projektu stanowią wzorzec stosowania najnowocześniejszych technologii do uprawy nowej generacji roślin potrafiących poradzić sobie z wyzwaniami wynikającymi ze zmian klimatu”.
Słowa kluczowe
ABSTRESS, Fusarium, Medicago truncatula, odmiany grochu, patogeny, mikroorganizmy żyjące w glebie, odporność na suszę
