기후 변화로 인해 가뭄이 더 자주 발생할 것으로 예상됨에 따라 연구자들은 식물이 장기간의 물 스트레스에 적응하도록 도울 수 있는 발견을 하기 위해 점점 더 노력하고 있습니다.
Boyce Thompson Institute와 Cornell University의 연구원들은 과일(토마토, Solanum lycopersicum)의 수분 스트레스에 반응하여 유전자 발현 변화에 대한 포괄적인 그림을 제공하는 첫 번째 연구를 완료했습니다. 가뭄 조건.
XNUMX월호 게재 식물 생리학, 작업은 BTI의 조교수이자 Cornell의 통합 식물 과학 학교 (SIPS)의 선임 연구원 인 Carmen Catalá 연구팀이 주도했습니다. 공동 연구자로는 SIPS 교수인 Jocelyn Rose와 BTI 교수인 Jim Giovannoni, Zhangjun Fei 및 Lukas Mueller가 있으며 SIPS 겸임 교수이기도 합니다.
Catalá는 "우리는 토마토 과일에서 수분 스트레스 반응에 관여하는 많은 유전자를 확인했습니다."라고 말했습니다. “이제 우리는 육종가가 가뭄 조건에 적응할 수 있는 과일, 즉 토마토뿐만 아니라 포도, 사과, 일반적으로 다육질 과일을 개발하는 데 도움이 될 수 있는 후보 유전자를 선택하기 시작할 수 있습니다. 이는 이러한 데이터를 장기적으로 잠재적으로 적용하는 것입니다.”
연구원들은 두 가지 다른 시점(성장 및 익은 과일)과 네 가지 다른 수분 스트레스 조건(없음, 약함, 중간 및 강한).
연구원들은 각 과일 기관 조직이 시간이 지남에 따라 고유한 방식으로 변한다는 사실을 발견했습니다.
"수분 스트레스에 의해 영향을 받은 발현된 유전자의 1% 미만이 50개의 모든 과일 조직에서 공유되었으며, 영향을 받은 유전자의 XNUMX% 이상이 단일 조직에 특이적으로 나타났습니다."라고 Catala는 말했습니다.
생리적 장애와 과일 손실을 유발하는 가뭄의 부정적인 영향과 달리 가뭄과 관련된 몇 가지 긍정적인 영향이 있습니다.
예를 들어 연구원들은 수분 스트레스가 잘 익은 과일의 리코펜 양을 증가시킨다는 사실을 발견했습니다. 리코펜은 건강상의 이점이 입증된 항산화제입니다. 물 스트레스를 받은 과일은 또한 전분 생합성 수준이 높아서 더 달콤한 토마토를 생산할 수 있습니다.
연구원들은 또한 토마토가 미래의 물 가뭄에 더 잘 견디도록 "훈련"할 수 있음을 발견했습니다.
Catalá 연구실의 박사후 과정 과학자이자 논문의 제XNUMX저자인 Philippe Nicolas는 "처리된 식물에서 씨앗을 뿌렸을 때 스트레스를 받은 토마토의 묘목이 대조군 토마토의 묘목에 비해 수분 스트레스로부터 개선된 회복을 보였다"고 말했습니다.
Nicolas는 성숙한 종자에서 수분 스트레스에 의해 발현이 유도되는 여러 유전자를 확인했으며, 이는 차세대 식물에 수분 스트레스 내성을 부여하는 데 중요한 역할을 할 수 있다고 말했습니다.
연구원들이 과일을 보고 있었기 때문에 연구는 몇 가지 면에서 도전적이었습니다. 가뭄 스트레스에 대한 식물 반응에 대한 대부분의 연구는 비교적 연구하기 쉽기 때문에 묘목 뿌리와 잎을 조사합니다.
"묘목에 스트레스를 주는 것은 상대적으로 쉽지만 식물에 스트레스를 너무 많이 주면 꽃이 피지 않고 열매가 맺히지 않습니다."라고 Catalá는 말했습니다. "또한 과일을 연구하려면 성인 식물을 키워야 하는데, 여기에는 더 많은 시간, 공간 및 전체 자원이 필요합니다."