Prečo sú obilniny tolerantné voči suchu?
Obilniny sú oveľa odolnejšie voči suchu ako iné plodiny. Výskumníci zistili, prečo je to tak. Ich zistenie by mohlo dopomôcť k pestovaniu plodín, ktoré dokážu prežiť deficit vody.
Či je to jačmeň, pšenica, kukurica alebo ryža: čeľaď Lipnicovité zahŕňa všetky hlavné obilniny. Sú životne dôležité pre potravinové zabezpečenie svetovej populácie. Približne 80 % všetkých vypestovaných potravín pochádza z čeľade Poaceae. Obilniny majú v historickom vývoji ľudstva najdôležitejšie postavenie spomedzi poľných plodín. Pestujú sa v prvom rade pre zrno na konzum, na výživu zvierat, na priemyslové spracovanie a na osivo. V rozvojových krajinách je denná energetická potreba krytá zo 60 – 80 % obilninami, vo vyspelých krajinách z 20 – 40 %.
Úspešnosť pestovania týchto plodín je spojená so schopnosťou rastlín rýchlejšie sa prispôsobiť podmienkam sucha a lepšie prežiť deficit vody ako ostatné plodiny. Ale prečo sú tieto plodiny viac tolerantné k nedostatku vody? Môžu byť aj ostatné plodiny šľachtené za účelom zvýšenia úrod v budúcnosti? Vzhľadom na rastúcu svetovú populáciu a časté zmeny klímy, ktoré budú znamenať zvýšenie období sucha a horúceho počasia je veľmi dôležité pestovať takýto druh plodín.
Obr.1 Obilniny (zdroj: https://www.organicfacts.net/health-benefits/cereal)
Vedeckí pracovníci z Ache z Julius-Maximilians-Universität Würzburg v nemeckom Bavorsku sledovali jačmeň sladovnícky, aby zistili, prečo sú obilniny odolnejšie voči stresu a kvôli čomu sú to "lepšie" plodiny ako zemiaky. Vedci zistili, že tento rozdiel možno pripísať proteínu aniónovému kanálu SLAC1 ochranných buniek. Len dve aminokyseliny, stavebné súčasti, ktoré sú tvorené bielkovinovou podstatou, sú zodpovedné za odolnosť rastlín voči suchu. Momentálne sa testuje, či tento malý rozdiel môže byť spojený s väčšou toleranciou zemiakov, rajčiakov alebo repkou voči stresu. Nové poznatky boli publikované v časopise Current Biology, kde opisujú, čo môže spôsobiť tento malý rozdiel medzi obilninami a inými rastlinami.
Transport živín je kľúčovým procesom
Výskumníci začali skúmať mikroskopicky malé póry v listoch, ktoré sa nazývajú prieduchy. Tieto otvory privádzajú oxid uhličitý dôležitý pre fotosyntézu do rastliny. Ale tiež slúžia na transpiráciu. Aby sa zabránilo strate vody transpiráciou, rastliny sa počas vývoja naučili aktívne otvárať a zatvárať prieduchy pomocou špeciálnych otváracích buniek. Membránové proteíny, ako je SLAC1, zohrávajú v tomto regulačnom procese kľúčovú úlohu: pôsobia ako kanály, vedú ióny dnu a von z buniek. Základné pochopenie molekulárnych postupov pri transporte iónov cez plazmatickú membránu ochranných buniek je kľúčom k zvýšeniu tolerancie a úrod poľnohospodárskych plodín. Keď je voda v deficite, rastliny produkujú stresový hormón ABA (kyselina abscisová). Vo vnútri ochranných buniek aktivuje iónové kanály SLAC1, čím iniciuje uzatváranie prieduchov, aby sa zabránilo vyčerpaniu rastliny v priebehu niekoľkých minút.
Cieľom práce vedeckých pracovníkov bolo nájsť stratégie na zabezpečenia pestovania plodín, ktoré budú vhodné na zmenu klímy. Obilniny sú odolnejšie voči suchu ako ostatné plodiny a v ľudskej výžive zabezpečujú dnes rozhodujúcu časť energetického príjmu z potravín.
Journal Reference: Nadine Schäfer, Tobias Maierhofer, Johannes Herrmann, Morten Egevang Jørgensen, Christof Lind, Katharina von Meyer, Silke Lautner, Jörg Fromm, Marius Felder, Alistair M. Hetherington, Peter Ache, Dietmar Geiger, Rainer Hedrich. A tandem aminoacidresiduemotif in guardcell SLAC1 anionchannel of grassesallowsforthecontrol of stomatalaperture by nitrate. In Current Biology, 26 April 2018 DOI: 10.1016/j.cub.2018.03.027
Spracoval: Ing. A. Lehotayová, PhD.
