Komosa kluczem do zagospodarowania słonej gleby
Większość roślin, a zwłaszcza te z komercyjnych upraw rolnych, nie jest w stanie rosnąć na słonej glebie. Halofity to grupa roślin, które nie tylko dobrze znoszą stężenia soli szkodliwe dla większości innych roślin kwitnących, ale często mają też podwyższoną tolerancję na inne czynniki stresowe, ponieważ ich naturalne siedliska często dotykają powodzie, susze i wysokie temperatury. W ramach finansowanego ze środków UE projektu HALO zbadano komosę (Chenopodium quinoa), roślinę halofityczną pochodzącą z Peru, aby zrozumieć, w jaki sposób rośliny przystosowują się do słonego środowiska. „Interesowały nas wyspecjalizowane, unikalne struktury zewnętrzne przypominające włoski (trichomy), zwane komórkami pęcherzykowymi nabłonka, w których nadmiar soli jest odseparowywany od wrażliwych obszarów liści”, mówi Nadia Bazihizina, stypendystka działania „Maria Skłodowska-Curie”.
Nieoczekiwane odkrycie
Jednym z ważnych pytań stojących przed badaczami było to, w jaki sposób w pęcherzykach dochodzi do separacji soli. „Komórki łodyg są kluczowymi międzykomórkowymi kontrolerami przepływu jonów pomiędzy komórkami pęcherzykowymi i nabłonkowymi, dlatego scharakteryzowaliśmy kluczowe strumienie jonów (chloru (Cl-), potasu (K+) i sodu (Na+)) i zastosowaliśmy transkryptomikę porównawczą, aby dowiedzieć się więcej na temat genów odpowiadających za transport jonów w tych komórkach. Badaliśmy również, czy za określenie tolerancji stężenia soli komosy odpowiadają epidermalne pęcherzyki solne, czy należy wziąć pod uwagę inne kluczowe cechy rośliny”, wyjaśnia badaczka. Gdy badacze scharakteryzowali transportery uczestniczące w transporcie soli w pęcherzykach, niespodziewanie odkryli, że komosa transportuje dużo Cl- (ważnego jonu w glebie słonej, który wcześniej nie był brany pod uwagę przy badaniach nad solą), nawet więcej niż Na+. Zrozumienie, w jaki sposób transportery kontrolują sekwestrację poza aktywnymi metabolicznie tkankami roślin, może pomóc hodowcom roślin w wyborze linii wykazujących ekspresję tych transporterów w gatunkach ściśle spokrewnionych z halofitami (uprawy takie jak szpinak, burak cukrowy czy boćwina). Do ich ekspresji może również dochodzić w homologicznych włoskach nabłonkowych tradycyjnych upraw zbóż.
Istotne korzyści
Badacze z projektu HALO dostarczą zatem podstawowych informacji na temat fizjologii roślin w słonym środowisku przez wyjaśnienie, w jaki sposób sól jest transportowana do pęcherzyków, a także potencjalnie opracują nowe wskazówki, które pomogą w hodowli roślin. Ponadto zrozumienie wpływu nabłonkowych komórek pęcherzykowych na ogólną tolerancję komosy na sól pomoże naukowcom w opracowaniu metod uzyskiwania większych plonów z zasolonych ziem. Rośliny te mogłyby dostarczać bardziej stabilnych plonów mimo coraz bardziej nieprzewidywalnego klimatu i pomóc chronić cenną słodką wodę. Obecnie te kwestie, począwszy od problemu zasolenia po potencjalne korzyści płynące z uprawy halofitów, nie są traktowane priorytetowo przez szerszą społeczność, dlatego tak ważne jest rozpowszechnianie efektów badań projektu HALO. Praca z kochającymi sól halofitami może być wyjątkowo satysfakcjonująca. „Te badania to nowe podejście do istniejących zagadnień i cały zestaw nowych pytań, które pomogą nam w dążeniu do zrównoważonego wykorzystania marginalnych i słonych zasobów, zarówno gleby, jak i wody. W skutek tego do podziału byłoby więcej »dobrych« zasobów przeznaczonych do spożycia przez ludzi”, podkreśla Bazihizina.
Słowa kluczowe
HALO, zasolenie, uprawy, halofit, komórki pęcherzykowe, komórki łodygi, komosa Chenopodium, transport jonów
