În fața unei planete în continuă încălzire, evoluția naturală este pur și simplu prea lentă pentru a ne adapta culturile agricole la noile condiții climatice. Pentru a proteja securitatea alimentară globală, cercetătorii se află într-o cursă contra cronometru pentru a accelera acest proces, identificând variantele de ADN care pot face plantele mai rezistente la stres.
Acum, o echipă de cercetători de la Institutul de Fiziologie Moleculară al Plantelor Max Planck (MPIPZ) a dezvoltat o metodă nouă și eficientă de a cartografia „întrerupătoarele” genetice ale plantelor, conform unui studiu publicat în jurnalul ştiinţific Nature Genetics. Aceste mici secțiuni ale genomului, care nu sunt gene propriu-zise, funcționează ca niște variatoare de intensitate pentru o lampă, determinând când, unde și cât de activă este o genă.
Cercetătorii ar putea crea super-culturi agricole
În timp ce cercetările anterioare s-au concentrat în mare parte pe gene, noul studiu demonstrează că diferențele esențiale dintre plante – cum ar fi variațiile de mărime sau rezistența la boli și secetă – sunt adesea dictate nu de gene, ci de aceste comutatoare de reglare. În mod tradițional, localizarea precisă a acestor regiuni și determinarea rolului lor a fost extrem de dificilă, însă noua metodă de cartografiere schimbă complet acest peisaj.
Analizând 25 de hibrizi diferiți de porumb, echipa de cercetare a identificat peste 200.000 de regiuni din genom unde variațiile naturale influențează aceste comutatoare.
„Deși aceste comutatoare de reglare reprezintă mai puțin de 1% din genom, variațiile lor explică adesea o parte substanțială din diferențele de trăsături ereditare, uneori depășind jumătate”, explică Julia Engelhorn, autorul principal al studiului, citat de Phys.org.
Această înțelegere aprofundată oferă un instrument nou și puternic pentru ameliorarea plantelor. „Înțelegerea modului în care funcționează aceste comutatoare de reglare oferă un nou instrument puternic pentru îmbunătățirea atât a rezistenței culturilor, cât și a randamentului, punând bazele unor procese de ameliorare mai inteligente în viitor”, adaugă Thomas Hartwig, autorul corespondent al studiului.
Cercetătorii au aplicat metoda în mod specific pentru a analiza stresul cauzat de secetă, identificând peste 3.500 de comutatoare de reglare și genele asociate prin care plantele răspund la deficitul de apă. Această resursă a fost pusă la dispoziția comunității științifice, deschizând noi posibilități pentru ajustarea fină a expresiei genelor în vederea obținerii unei robusteți sporite.
„Precizia acestei cartografieri ne permite să învățăm din diferențele naturale ale comutatoarelor cum funcționează acestea, ceea ce, la rândul său, permite manipularea țintită a comutatoarelor pentru a dezvolta plante cu trăsături îmbunătățite”, spune Hartwig.
Această abordare schimbă fundamental perspectiva asupra genomului. „În ciuda deceniilor de cercetări încununate de succes, o mare parte a genomului – părțile din afara genelor – rămâne o cutie neagră. Această nouă metodă ridică cortina și ne permite să identificăm funcția acestor zone necodificate, oferind biologilor și amelioratorilor noi ținte precise pentru noi abordări de cercetare și dezvoltare.”, subliniază coautorul studiului, dr. Samantha Snodgrass de la Universitatea din California, Davis.
