Com que s'espera que el canvi climàtic condueixi a períodes de sequera més freqüents, els investigadors treballen cada cop més per fer descobriments que puguin ajudar les plantes a adaptar-se a l'estrès hídric prolongat.
Investigadors de l'Institut Boyce Thompson i la Universitat de Cornell han completat el primer estudi per proporcionar una imatge completa dels canvis en l'expressió gènica en resposta a l'estrès hídric en una fruita, el tomàquet, Solanum lycopersicum, identificant gens que podrien ajudar els obtentors a desenvolupar fruites que puguin fer front a condicions de sequera.
Publicat al número de desembre de Fisiologia de les plantes, el treball va ser dirigit per l'equip de recerca de Carmen Catalá, professora ajudant de BTI i investigadora associada sènior a la School of Integrative Plant Science (SIPS) de Cornell. Els investigadors col·laboradors inclouen Jocelyn Rose, professora de SIPS, i els professors de BTI Jim Giovannoni, Zhangjun Fei i Lukas Mueller, que també són professors adjunts a SIPS.
"Hem identificat una sèrie de gens que estan implicats en la resposta a l'estrès hídric del fruit del tomàquet", va dir Catalá. "Ara podem començar a seleccionar gens candidats que podrien ajudar els criadors a desenvolupar fruites que s'adaptin a les condicions de sequera, i no només tomàquets, sinó també raïm, pomes i fruites carnoses en general. Aquesta és una aplicació potencial a llarg termini d'aquestes dades".
Els investigadors van analitzar l'expressió gènica a les fulles de tomàquet i sis òrgans de fruites (pericarpi, placenta, envà, columèl·la, gelea i llavors) en dos moments diferents (fruita en creixement i madura) i en quatre condicions d'estrès hídric diferents (cap, lleu, intermedi i fort).
Els investigadors van trobar que cadascun dels teixits dels òrgans de la fruita va canviar de manera única al llarg del temps.
"Menys de l'1% dels gens expressats que es van veure afectats per l'estrès hídric es van compartir entre els sis teixits de fruites, i més del 50% dels gens afectats eren específics d'un sol teixit", va dir Catala.
En contrast amb els efectes negatius de la sequera, que desencadena trastorns fisiològics i la pèrdua de fruits, hi ha alguns efectes positius associats a la sequera, almenys amb una sequera lleu.
Per exemple, els investigadors van trobar que l'estrès hídric augmenta la quantitat de licopè a la fruita madura. El licopè és un antioxidant que té beneficis per a la salut documentats. Les fruites amb estrès hídric també tenien nivells més alts de biosíntesi de midó, que podrien produir tomàquets més dolços.
Els investigadors també van trobar que podrien "entrenar" els tomàquets perquè fossin més resistents a les futures sequeres d'aigua.
"Quan vam sembrar les llavors de les plantes tractades, vam trobar que les plàntules de tomàquets estressats mostraven una millora de la recuperació de l'estrès hídric en comparació amb les plàntules de tomàquets control", va dir Philippe Nicolas, científic postdoctoral al laboratori de Catalá i primer autor del document.
Nicolas va dir que van identificar diversos gens l'expressió dels quals és induïda per l'estrès hídric a les llavors madures, que podrien tenir un paper important a l'hora de conferir tolerància a l'estrès hídric a la propera generació de plantes.
L'estudi va ser un repte d'algunes maneres perquè els investigadors miraven la fruita. La majoria dels estudis sobre les respostes de les plantes a l'estrès per sequera examinen les arrels i les fulles de les plàntules perquè són relativament fàcils d'estudiar.
"És relativament fàcil estressar les plàntules, però si estresses massa les plantes, no floreixen i desenvolupen fruits", va dir Catalá. "A més, quan voleu estudiar fruites, heu de conrear plantes adultes, cosa que requereix més temps, espai i recursos generals".