Forscher der Universität von Hiroshima nähern sich der Aufdeckung der molekularen Prozesse, die dafür verantwortlich sind, wie Überschwemmungen Pflanzen Sauerstoff entziehen. Dies wird dazu beitragen, hochwassertolerantere Pflanzen zu schaffen. Phys.org-Portal.
Laut Weltbank sind Überschwemmungen ein globales Risiko, das Leben und Eigentum von Milliarden Menschen bedroht. Noch mehr Menschen sind durch Überschwemmungen vom Hungertod bedroht: Wasser kann Ernten überschwemmen. Forscher sind jetzt näher an der Identifizierung Molekulare Prozessezugrunde liegt, wie Überschwemmungen Pflanzen Sauerstoff entziehen. Dies wird dazu beitragen, widerstandsfähigere Pflanzen zu schaffen.
Mit Meta-Analyse, bei der Daten aus anderen Studien im Allgemeinen erneut analysiert werden, fand ein Team der Graduate School of Integrated Life Sciences an der Universität von Hiroshima mehrere Gemeinsamkeiten Gene und verwandte Mechanismen in Reis (Oryza sativa) und Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Lebensdauer.
„Hypoxie ist ein abiotischer Stress für Pflanzen, der häufig durch Überschwemmungen verursacht wird“, sagte Keita Tamura, Co-Autor der Studie, und bezog sich auf den durch Übersättigung verursachten Sauerstoffmangel. „Obwohl in der Vergangenheit viel geforscht wurde, hielten wir das für verborgen biologische Mechanismen kann durch die Analyse mehrerer Studien mithilfe einer Metaanalyse öffentlich zugänglicher Daten entdeckt werden.“
Das Team konzentrierte sich auf Reis und Brunnenkresse, da die Genetik beider Arten zuvor umfassend untersucht worden war. Reis gilt laut Tamura auch als eine der wichtigsten Nutzpflanzen der Welt und dient als Hauptnahrungsmittel Nahrungsmittelprodukt für mehr als vier Milliarden Menschen, so die Advisory Group for International Agricultural Research, so zu verstehen, wie man verhindert, dass eine Pflanze darauf reagiert Hypoxie, ist entscheidend.
Die Forscher identifizierten aus den verfügbaren Datensätzen 29 Paare von RNA-Sequenzierungsdaten für Arabidopsis und 26 Paare für Reis unter normalen und sauerstoffarmen Bedingungen. Laut Professor Hidemasa Bono beinhaltet die RNA-Sequenzierung die Entschlüsselung des genetischen Bauplans eines Probanden an einem bestimmten Punkt, was bedeutet, dass die Daten verwendet werden können, um zu untersuchen, welche Gene welche Veränderungen verursacht haben.
„Durch die Analyse von RNA-Sequenzierungsdaten haben wir 40 und 19 hochregulierte und herunterregulierte Gene in beiden Arten identifiziert“, sagte Bono. „Unter ihnen waren einige WRKY-Transkriptionsfaktoren und Cinnamat-4-Hydroxylase, deren Rolle bei der Reaktion auf Hypoxie unbekannt bleibt, sowohl in Arabidopsis als auch in Reis im Allgemeinen hochreguliert.“
Diese allgemeine Hochregulierung bedeutet laut Bono, dass diese molekularen Mechanismen bei Sauerstoffmangel aktiver werden, was auf ihre spezifische mechanistische Verantwortung für die Reaktion von Pflanzen hinweist.
Bono und Tamura verglichen ihre Ergebnisse mit einer ähnlichen Metaanalyse von Hypoxie in menschlichen Zellen und Gewebeproben. Sie fanden heraus, dass zwei der häufig aktivierten Gene in Reis und Arabidopsis wurden in ihren menschlichen Gegenstücken unterdrückt.
„Unsere Meta-Analyse legt unterschiedliche molekulare Mechanismen für Hypoxie bei Pflanzen und Tieren nahe“, sagte Bono. „Die in dieser Studie identifizierten Kandidatengene sollen Aufschluss über neue molekulare Mechanismen der pflanzlichen Reaktion auf Hypoxie geben. Letztendlich planen wir, eines der Kandidatengene mit Genom-Editing-Technologie zu manipulieren, um überschwemmungstolerante Pflanzen zu schaffen.“