Aszály, növényi stressz, terméshozam-csökkenés

A fokozódó aszályok miatt a növények egyre nagyobb területen küzdenek vízhiánnyal és stresszel. A globális vízhiány és az éghajlatváltozás veszélyezteti a termésbiztonságot – a rizs, kukorica és búza jelentős mennyisége olyan régiókban terem, ahol a vízellátás rendkívül ingadozó vagy akadozó. A kutatók azonban most egy egészen meglepő megoldást találtak a növények belsejében, amely forradalmasíthatja a szárazságtűrés kérdését.

A Chilei Andrés Bello Egyetem növénybiológusai felfedezték, hogy egyetlen apró fehérje drámaian képes befolyásolni azt, mikor és hogyan záródjanak be a levelek apró pórusai – a sztómák –, amikor a talaj kiszárad. Ezek a sztómák felelősek azért, hogy a növény oxigént és szén-dioxidot cseréljen, miközben vizet enged elpárologni a levegőbe. Tehát egyetlen növényi fehérje kikapcsolása aszály idején gyorsabban lezárja a levelek pórusait, így a növények kevesebb vizet veszítenek.

Aszálytűrés okosan: egy gén, ami átírhatja a jövőt

A kutatók magas nitrogénszintnek tették ki a növényeket, hogy teszteljék, hogyan reagálnak erre. Annak megfigyelésével, hogy melyik levelek hervadnak el először, a tudósok a szárazságtűrést egyetlen kapcsolószerű fehérjéhez kötötték. Egy meglepő részlet bukkant fel újra és újra: a jól táplált növények tovább maradtak növekedési üzemmódban, még akkor is, ha a vízellátás szűkössé vált.

Két jel ütközik

A talajban lévő nitrogén arra ösztönzi a növényeket, hogy gyorsan új szöveteket építsenek, és ez a növekedés általában több vizet igényel. Aszály idején a levelek a pórusok összehúzásával és a növekedés lassításával védekeznek, ami csökkenti a vízveszteséget, de az energiafelhasználást is. Mindkét program egyidejű futtatása erőforrásokat pazarolna, ezért a növényeknek módot kell találniuk arra, hogy kiválasszák, hova csoportosítsák "erőforrásaikat".

A kulcs egy génszabályozó fehérje, az NLP7, amely eredetileg a növények nitrogénérzékelésében játszik szerepet. Ez a „növekedési pedál és fék” egyidejűleg érzékeli, amikor tápanyagban gazdag a talaj és amikor szárad a föld. A problémát az jelenti, hogy a jól megtrágyázott növények gyakran erőteljesen növekednek, miközben pont akkor kellene visszavenniük, amikor kevés a víz.

Az NLP7 egy olyan fehérjeként működik, amely be- vagy kikapcsolja a géneket, ezáltal nemcsak elősegíti a növekedést, hanem meghatározza azt is, hogy mikor kell ezt a növekedést lelassítani a túlélés biztosítása érdekében kedvezőtlen körülmények között – és ezzel több vizet enged elpárologni, mint amennyit „szabadna”.

Ez az apró fehérje tehát átírhatja – vagy legalábbis finomhangolhatja – azt az egyensúlyt, amely a növények normális növekedése és a túléléshez szükséges vízmegtartás között létezik. A laboratóriumi vizsgálatokban az NLP7 „kikapcsolásával” a növények lassabban vesztették el a vizet, és hosszabb ideig zöldek maradtak még akkor is, ha több mint két hétig nem kaptak vizet – szemben a kontrollnövényekkel, amelyek hamarabb elhervadtak.

aszály

Egy fehérje finomhangolhatja a növények normális növekedése és a túléléshez szükséges vízmegtartás közötti egyensúlyt – Fotó: Shutterstock

A felfedezés kulcsfontosságú lehet abban, hogy a jövőben olyan növényeket fejlesszünk – akár hagyományos nemesítéssel, akár génszerkesztéssel –, amelyek okosabban döntik el, mikor növekedjenek és mikor takarékoskodjanak a vízzel. Ez nem csupán elméleti előny: olyan agronómiai gyakorlatokat is átgondolásra késztet, amelyek a nitrogéntrágyázás mértékét finomabban hangolják a vízgazdálkodási célokhoz, hiszen a túl sok nitrogén önmagában is növekedésre ösztönözhet, miközben csökkenti a stresszválaszok hatékonyságát .

Mindez reményt ad a szárazságtól sújtott termelőknek, hiszen a világ egyre több területén nem csak egy „szárazabb jövő” vár ránk, hanem egy olyan kihívás, amelyre okos biológiai megoldásra is szükség van. Ha megfelelően használjuk ezt a tudást, a mezőgazdaság nemcsak ellenállóbb lehet, hanem – paradox módon – hatékonyabban használhatja fel azt a vizet is, ami rendelkezésre áll.

Ez a kutatás még csak a kezdet, de egy világjárványokkal, emelkedő hőmérsékletekkel és egyre gyakoribb aszályokkal küszködő mezőgazdaság számára valóban új reményt jelenthet.

Forrás: earth.com