20.11.2018
PL EN
12.03.2018 aktualizacja 12.03.2018
Ludwika Tomala
Ludwika Tomala

W czasie suszy szczelne szparki: przepis na rośliny parujące wolniej

Fotolia Fotolia

Dodanie do genomu rośliny zaledwie jednego białka sprawia, że woda z liści nie ucieka tak szybko, jak zwykle. Dzięki temu roślina zużywa nawet o jedną czwartą wody mniej - pokazali naukowcy z USA, w tym Polka. Takie rozwiązanie to szansa w walce z suszami.

Naukowcy zastanawiają się, czy możliwe jest wyhodowanie odmian roślin odpornych na niedobory wody. Takie rośliny można by uprawiać na terenach, gdzie dostęp do wody słodkiej jest utrudniony i uprawa roślin nie była dotychczas możliwa. To szczególnie ważne dlatego, że mieszkańców Ziemi szybko przybywa, ociepla się, a susze czy niedobory wody są coraz większym zagrożeniem. Prace nad roślinami oszczędnie gospodarującymi wodą idą w laboratoriach na całym świecie pełną parą.

Ważny wynik przyniosły badania zespołu z University of Illinois Urbana-Champaign. Naukowcy pokazali modyfikację jednego białka potrzebnego w fotosyntezie, która sprawia, że liście roślin stają się bardziej szczelne. I nie ucieka przez nie tyle wody, co z roślin bez tej modyfikacji. Badania wykonano na roślinie modelowej, tytoniu. Oszczędności sięgały tam nawet 25 proc., a rozmiary roślin przy tym pozostawały standardowe. Pierwszą autorką pracy w "Nature Communications" jest pracująca w Illinois Polka, dr hab. Katarzyna Głowacka (wspólnie z Johannesem Kromdijkiem).

"Na liściach roślin występują aparaty szparkowe. Wpuszczają one do wnętrza liścia dwutlenek węgla, niezbędny roślinie do fotosyntezy. Kiedy jednak szparka się otwiera, z liścia ucieka woda" - opowiada dr hab. Katarzyna Głowacka.

Jak wyjaśnia, im cieplej i im suszej jest w powietrzu, tym woda szybciej z liścia paruje.

Aparaty szparkowe są jak okna. Jeśli w chłodny dzień chcemy wpuścić do domu świeże powietrze, musimy liczyć się z tym, że ucieknie nam z mieszkania sporo ciepła. W domu znów trzeba więc będzie nagrzać. Jeśli chcemy oszczędzić na ogrzewaniu, nie możemy mieć ciągle otwartych okien.

Jeśli chodzi o rośliny, to okazuje się, że swoje "okna" otwierają one na znacznie dłużej, niż to konieczne. W gospodarowaniu wodą nie są więc tak oszczędne, jakby być mogły. A przez to tracą więcej wody.

Tymczasem naukowcy pokazali, jak sprawić, żeby aparaty szparkowe roślin otwierały się na krócej. Tak krótko, by oszczędzać wodę - ale na tyle długo, aby pobrać odpowiednie ilości dwutlenku węgla, bez którego nie będzie fotosyntezy.

"Jeśli rośliny na jakimś poletku doświadczalnym pobierały w pewnym okresie 100 litrów wody, to po modyfikacji wystarczyłoby im w tym samym czasie 75 litrów wody" - podaje przykład dr Głowacka.

Na razie badania prowadzono na tytoniu szlachetnym. Do jego genomu wprowadzono gen z innego, dzikiego gatunku tytoniu. "W ten sposób w badanej roślinie zwiększyliśmy pulę białka PsbS" - opowiada dr Głowacka. Biolog spodziewa się, że wcale nie trzeba wprowadzać genów obcych danemu gatunkowi. Być może podobnej zmiany w wybranej roślinie można by było dokonać, po prostu edytując jej genom, np. za pomocą technologii CRISPR. W ten sposób nowa oszczędzająca wodę roślina nie będzie uznawana za GMO. Jej uprawa nie wymagałaby tak wielu pozwoleń.

Rozmówczyni PAP zwraca jednak uwagę, że tytoń nie jest dobrą rośliną, by testować odporność na suszę. Dlatego naukowcy chcą przetestować analogiczne modyfikacje genetyczne na sorgu, ryżu czy soi. Dopiero wtedy będzie wiadomo, czy rośliny oszczędniej gospodarujące wodą są faktycznie bardziej odporne na susze.

"Wyniki uzyskaliśmy trochę przez przypadek" - uśmiecha się dr Głowacka. Zespół z Illinois badał bowiem działanie białek związanych z fotosyntezą (wcześniej badacze pokazali, jak można uzyskać o 15 proc. większe plony dzięki usprawnieniu fotosyntezy w cieniu). Okazało się, że jedno z tych białek wpływa też na pracę aparatów szparkowych, a przez to - na gospodarkę wodną rośliny. A tego naukowcy się nie spodziewali.

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

lt/ zan/

Copyright © Fundacja PAP 2018