Forskere ved Universitetet i Hiroshima kommer nærmere å avdekke de molekylære prosessene bak hvordan flom frarøver planter oksygen. Dette vil bidra til å skape mer flomtolerante avlinger. Phys.org-portalen.
Ifølge Verdensbanken er flom en global risiko som truer liv og eiendom til milliarder av mennesker. Enda flere mennesker står i fare for å sulte som følge av flom: vann kan oversvømme avlinger. Forskere er nå nærmere å identifisere molekylære prosesserunderliggende hvordan flom frarøver planter oksygen. Dette vil bidra til å skape mer spenstige avlinger.
Med meta-analyse, som involverer re-analyse av data fra andre studier generelt, fant et team fra Graduate School of Integrated Life Sciences ved University of Hiroshima flere vanlige gener og relaterte mekanismer i ris (Oryza sativa) og Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). Forskerne publiserte forskningsresultatene sine i tidsskriftet Life.
"Hypoksi er et abiotisk stress for planter, ofte forårsaket av flom," sa studiemedforfatter Keita Tamura, med henvisning til mangelen på oksygen forårsaket av overmetning. "Selv om det har blitt gjort mye forskning tidligere, trodde vi det var skjult biologiske mekanismer kan oppdages ved å analysere flere studier ved å bruke meta-analyse av offentlig tilgjengelige data."
Teamet fokuserte på ris og brønnkarse, ettersom genetikken til begge artene tidligere hadde blitt grundig studert. I følge Tamura regnes ris også som en av de viktigste avlingene i verden, og fungerer som den viktigste matvare for over fire milliarder mennesker, ifølge International Agricultural Research Advisory Group, så å forstå hvordan man forhindrer en plante fra å reagere på hypoksi, er avgjørende.
Forskerne identifiserte 29 par med RNA-sekvenseringsdata for Arabidopsis og 26 par for ris under både normale og oksygenmangeltilstander fra de tilgjengelige datasettene. I følge professor Hidemasa Bono innebærer RNA-sekvensering å dechiffrere et individs genetiske plan på et gitt punkt, noe som betyr at dataene kan brukes til å studere hvilke gener som forårsaket hvilke endringer.
"Ved å analysere RNA-sekvenseringsdata, identifiserte vi 40 og 19 oppregulerte og nedregulerte gener i begge arter," sa Bono. "Blant dem var noen WRKY-transkripsjonsfaktorer og cinnamat-4-hydroksylase, hvis rolle i responsen på hypoksi forblir ukjent, generelt oppregulert i både Arabidopsis og ris."
I følge Bono betyr denne generelle oppreguleringen at disse molekylære mekanismene blir mer aktive når det er mangel på oksygen, noe som indikerer deres spesifikke mekanistiske ansvar for hvordan planter reagerer.
Bono og Tamura sammenlignet resultatene sine med en lignende metaanalyse av hypoksi i humane celler og vevsprøver. De fant at to av de ofte aktiverte genene i ris og Arabidopsis ble undertrykt i sine menneskelige kolleger.
"Vår metaanalyse antyder forskjellige molekylære mekanismer for hypoksi hos planter og dyr," sa Bono. "Kandidatgenene identifisert i denne studien forventes å kaste lys over nye molekylære mekanismer for planterespons på hypoksi. Til syvende og sist planlegger vi å manipulere et av kandidatgenene med genomredigeringsteknologi for å lage flombestandige planter."