นักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียได้ค้นพบข้อมูลทางพันธุกรรมที่จะช่วยให้พืชอาหาร เช่น มะเขือเทศและข้าวสามารถอยู่รอดได้นานขึ้น และช่วงที่เกิดภัยแล้งรุนแรงขึ้นบนโลกที่ร้อนขึ้น
ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ทีมวิจัยได้พยายามสร้างแผนที่โมเลกุลของรากพืช โดยที่พืชตรวจพบผลกระทบของความแห้งแล้งและภัยคุกคามต่อสิ่งแวดล้อมอื่นๆ ในการทำเช่นนั้น พวกเขาได้ค้นพบยีนที่นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้เพื่อปกป้องพืชจากความเครียดเหล่านี้ ผลงานของพวกเขาตีพิมพ์ในวารสาร . วันที่ 20 พฤษภาคม เซลล์บรรลุความเข้าใจในระดับสูงเกี่ยวกับหน้าที่ของรากเพราะได้รวมข้อมูลทางพันธุกรรมจากเซลล์ต่างๆ ของรากมะเขือเทศที่ปลูกทั้งในบ้านและนอกบ้าน
Neelima Sinha ศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาพืชของ UC Davis และผู้ร่วมเขียนรายงานกล่าวว่า "บ่อยครั้งนักวิจัยทำการทดลองในห้องปฏิบัติการและเรือนกระจก แต่เกษตรกรปลูกสิ่งของในพื้นที่ และข้อมูลนี้จะดูที่ตัวอย่างภาคสนามด้วย" ข้อมูลดังกล่าวให้ข้อมูลเกี่ยวกับยีนที่บอกให้พืชสร้างสามสิ่งสำคัญ
ไซเลมเป็นภาชนะกลวงคล้ายท่อส่งน้ำและสารอาหารจากรากไปจนถึงยอด หากไม่มีการขนส่งในไซเลม พืชจะไม่สามารถสร้างอาหารของตัวเองผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ “ไซเลมมีความสำคัญมากในการรองรับพืชจากความแห้งแล้ง เช่นเดียวกับเกลือและความเครียดอื่นๆ” Siobhan Brady หัวหน้าทีมวิจัยด้านชีววิทยาพืชที่ UC Davis กล่าว
ในทางกลับกัน หากไม่มีการขนส่งแร่ธาตุจากพืชในไซเลม มนุษย์และสัตว์อื่นๆ จะมีวิตามินและสารอาหารที่จำเป็นต่อการอยู่รอดของเราน้อยลง นอกเหนือจากผู้เล่นทั่วไปบางคนที่จำเป็นในการสร้างไซเลมแล้ว ยังพบยีนใหม่และน่าประหลาดใจอีกด้วย
ยีนชุดที่สองคือยีนที่ควบคุมชั้นนอกของรูตเพื่อผลิตลิกนินและซับเบอริน Suberin เป็นสารสำคัญในไม้ก๊อก และล้อมรอบเซลล์พืชเป็นชั้นหนา โดยกักเก็บน้ำไว้ในช่วงฤดูแล้ง พืชผลเช่นมะเขือเทศและข้าวมีสารย่อยอยู่ในราก ผลแอปเปิลมี suberin ล้อมรอบเซลล์ชั้นนอก เกิดขึ้นที่ใดก็ช่วยป้องกันไม่ให้พืชสูญเสียน้ำ ลิกนินยังกันน้ำเซลล์และให้การสนับสนุนทางกล
“Suberin และลิกนินเป็นรูปแบบธรรมชาติของการป้องกันภัยแล้ง และตอนนี้เมื่อมีการระบุยีนที่เข้ารหัสสำหรับพวกมันในชั้นเซลล์ที่เฉพาะเจาะจงมากนี้ สารประกอบเหล่านี้สามารถปรับปรุงให้ดีขึ้นได้” Julia Bailey-Serres ผู้เขียนร่วมการศึกษากล่าว ศาสตราจารย์ด้านพันธุศาสตร์ริมแม่น้ำ “ฉันตื่นเต้นที่เราได้เรียนรู้มากมายเกี่ยวกับยีนที่ควบคุมชั้นกั้นความชื้นนี้ การปรับปรุงความทนทานต่อความแห้งแล้งสำหรับพืชผลเป็นสิ่งสำคัญมาก” เธอกล่าว
ยีนที่เข้ารหัสสำหรับเนื้อเยื่อรากของพืชก็กลายเป็นว่ามีความคล้ายคลึงกันอย่างน่าทึ่งระหว่างมะเขือเทศ ข้าว และ Arabidopsis ซึ่งเป็นพืชต้นแบบที่มีลักษณะคล้ายวัชพืช เนื้อเยื่อคือส่วนปลายที่เติบโตของแต่ละราก และเป็นที่มาของเซลล์ทั้งหมดที่ประกอบขึ้นเป็นราก
Bailey-Serres กล่าวว่า "เป็นบริเวณที่จะสร้างส่วนที่เหลือของราก และทำหน้าที่เป็นช่องเฉพาะของเซลล์ต้นกำเนิด “มันกำหนดคุณสมบัติของรากเอง เช่น ว่ามันใหญ่แค่ไหน การมีความรู้ในเรื่องนี้สามารถช่วยให้เราพัฒนาระบบรูทได้ดีขึ้น”
Brady อธิบายว่าเมื่อเกษตรกรสนใจพืชผลชนิดใดชนิดหนึ่ง พวกเขาเลือกพืชที่มีคุณสมบัติที่มองเห็นได้ เช่น ผลไม้ที่ใหญ่กว่าและสวยงามกว่า ยากกว่ามากสำหรับผู้เพาะพันธุ์ในการเลือกพืชที่มีคุณสมบัติใต้พื้นดินที่มองไม่เห็น
Brady กล่าวว่า "" 'ครึ่งหนึ่งที่ซ่อนอยู่' ของพืชที่อยู่ใต้ดินเป็นสิ่งสำคัญสำหรับผู้เพาะพันธุ์ที่จะต้องพิจารณาว่าพวกเขาต้องการปลูกพืชให้ประสบความสำเร็จหรือไม่ "ความสามารถในการปรับเปลี่ยนเนื้อเยื่อของรากพืชจะช่วยให้เราสามารถออกแบบพืชผลด้วยคุณสมบัติที่ต้องการมากขึ้น"
แม้ว่าการศึกษานี้จะวิเคราะห์พืชเพียงสามต้นเท่านั้น แต่ทีมงานเชื่อว่าผลการวิจัยนี้สามารถนำไปใช้ในวงกว้างมากขึ้น Bailey-Serres กล่าวว่า "มะเขือเทศและข้าวแยกออกจากกันด้วยวิวัฒนาการมากกว่า 125 ล้านปี แต่เรายังคงเห็นความคล้ายคลึงกันระหว่างยีนที่ควบคุมลักษณะสำคัญต่างๆ “มีแนวโน้มว่าความคล้ายคลึงกันเหล่านี้จะเป็นจริงสำหรับพืชผลอื่นๆ ด้วย”