Ez a tartalom nem elérhető az ön régiójában

A hőségálló növények segíthetnek megelőzni a globális élelmiszerválságot?

Kukoricapalánta Iowában
Kukoricapalánta Iowában   -   Szerzői jogok  Fotó: AP
Írta: Noemi Mrav  & Rebecca Ann Hughes

Egy amerikai-kínai kutatócsoport azt állítja, sikerült olyan növényt kifejleszteniük, ami az extrém hőséget is elviseli. Ha a felfedezést a közönséges gabonafélék esetében is sikerül alkalmazni, az sorsdöntő lehet az emberi élelmiszerellátás szempontjából.

Sorsdöntő, az emberi élelmiszerellátás jövőjét meghatározó felfedezésről számolt be egy amerikai-kínai kutatócsoport. A világszerte egyre gyakoribb hőhullámok, a klímaváltozás miatti, növekvő hőmérséklet és a szárazság miatt csökkenő termés évtizedében ez a kutatás segíthet olyan növényeket kitermelni, melyek ellenállnak a klímaváltozás hatásainak. 

Mennyire érinti a gabonaféléket a klímaváltozás?

A klímaválság miatt az extrém hőhullámok gyakorisága a világ egyes részein több mint a tízszeresésre nőtt az elmúlt években. A hőhullámok a gabonafélék halálos ítéletét jelenthetik: a szárazság és a magas hőmérséklet hatására a növények védekezőképessége gyengül, a termés csökken és megjelennek a kártevők, melyekkel szemben a növény védtelen.

Ha pedig nincs termés, az nem csupán az emberi élelmiszerkészletek csökkenését, de az állatállomány takarmányellátását és a bioüzemanyag előállítását is érinti. A jelenleg is a szárazság és hőség szorításában vergődő Észak-Olaszországban a kukorica- és rizstermés már most megtizedelődött.

A lúdfű, mint csodaszer

A kínai Tao Csen Hüzsong egyetem kutatócsoportja a Yale, a University of California, a Berkeley és a Duke University csapataival közösen kezdett egy, a magas hőmérséklettel szemben ellenálló növény fejlesztésébe.

A kutatócsoport elsőként a lúdfű nevű növénnyel kezdett kísérletezni. A lúdfű egy kis termetű virágos növény, mely a káposztafélék családjába tartozik és száraz gyepek gyomtársulásaiban fordul elő. Őshonos Európában, Ázsiában és Északnyugat-Afrikában. Alacsony kromoszómaszáma és rövid generációs ideje miatt fontos növénybiológiai és genetikai modellorganizmus, a kutatólaborok kedvelt növénye.

A tudósok elsősorban a lúdfű hormonális védekezőrendszerét tanulmányozták, melynek hatására a növény szalicilsavat termel. Ha egy növény fenyegetve érzi magát a kártevők vagy betegség által, a szalicilsav szintje a normális érték hétszeresére emelkedik. Ez pedig arra készteti az immunrendszerét, hogy lépjen közbe és kezdjen ellentámadásba.

A szokatlanul magas hőmérséklet esetén azonban a növények képtelenek növelni a szalicilsav-szintjüket, így védtelenné válnak a patogénekkel vagy kártevőkkel szemben - és ez a kutatások szerint még akkor is így van, ha csak rövid ideig tartó hőségről van szó.

A tudósok első körben azt próbálták megérteni, hogyan érzékeli a növény a hőmérsékletet és aztán megpróbálták ezt az érzékelést kikapcsolni. A résztvevők éveket töltöttek azzal, hogy a növény fitokrómjait, vagyis fotoreceptor pigmentjeit tanulmányozták, ami a növények fényérzékelésében játszik szerepet. Mint kiderült, a fényérzékelésen kívül a fitoreceptorok a belső hőmérséklet mérését is szolgálják és ők mondják meg a növénynek, mikor kell elkezdeni nőnie és virágoznia a melegedő tavaszi időben.

 Olyan növényeken kísérleteztek, melyeknek a fitokrómját úgy módósították, hogy az folyamatosan aktív legyen - de a növények védekezőrendszere még így is gyengült. Így hamarosan a kutatók úgy döntöttek, hogy génmanipulációval próbálkoznak. Végül arra jöttek rá, hogy azok a gének, melyek a magas hőmérséklet hatására "kikapcsoltak" egy "mestergén", a CBP60g ellenőrzése alatt álltak.

Mikor a CBP60g túl meleget érzékelt és leállt a működése, ez azt is megakadályozta, hogy az a fehérje, ami lehetővé teszi a növény számára a szalicilsav termelését, szintén megszűnt funkcionálni, és nem termelődött belőle több. Ennek eredményeképp pedig a magas hő hatására a növény immunrendszere károsodott.

A tudósok végül a lúdfű egy olyan génmódosított változatát hozták létre, melyben a CBP60g gén folyamatosan aktív volt, így a növény képes volt fenntartani védekezőképességét és blokkolni az őt érő támadásokat még magas hőmérsékleten is. Miután ez sikerült, képesek voltak megakadályozni a szalicilsav-szint csökkenést is, melynek eredményeképp a növény immunrendszere megerősödött a magas hőmérséklet ellenére is. 

Segít mindez megelőzni az élelmiszer-válságot?

A kihívás most az, hogy ezt a hőségtűrő génváltozatot a közönséges gabonafélékbe is átjuttassák. 

Egyelőre nincs arra utaló jel, hogy a génmutáció használata a megtermelt növényben bármiféle ízbeli változással járna, vagy veszélyt jelentene a fogyasztók számára. 

A paradicsom, a rizs és a repce a magas hőmérséklet hatására hasonlóan reagál, mint a lúdfű. A tudósok ezért most a repce génmódosított, CBP60g fajtáját tanulmányozzák és az eredmények eddig pozitívak. Ha a génmutáció más gabonafélékben is működik, akkor a sokasodó hőhullámok és a klímaváltozás ellenére is sikerülhet fenntartani a termésátlagokat.