Onderzoekers van de Universiteit van Hiroshima zijn dichter bij het identificeren van de moleculaire processen die ten grondslag liggen aan hoe overstromingen planten zuurstof ontnemen - en hoe sterkere gewassen kunnen worden ontwikkeld.

Overstromingen vormen volgens de Wereldbank een wereldwijd risico, waarbij de levens en eigendommen van miljarden mensen worden bedreigd. Nog meer mensen lopen het risico om te verhongeren als gevolg van overstromingen:het water kan gewassen verdrinken. Nu komen onderzoekers dichter bij het identificeren van de moleculaire processen die ten grondslag liggen aan hoe overstromingen planten van zuurstof beroven - en hoe sterkere gewassen kunnen worden gecultiveerd.

Door middel van een meta-analyse, waarbij gegevens uit andere onderzoeken massaal opnieuw worden geanalyseerd, heeft het team van de Graduate School of Integrated Sciences for Life van Hiroshima University verschillende gemeenschappelijke genen en hun verwante mechanismen in rijst (Oryza sativa) en zandraket (Arabidopsis thaliana) ontdekt. ).

Ze publiceerden hun resultaten op 19 juli in Life .

"Hypoxie is een abiotische stress voor planten die vaak wordt veroorzaakt door overstromingen", zegt eerste auteur Keita Tamura, verwijzend naar het zuurstofgebrek veroorzaakt door oververzadiging. "Hoewel er eerder veel onderzoeken zijn uitgevoerd, dachten we dat verborgen biologische mechanismen zouden kunnen worden gevonden door meerdere onderzoeken te analyseren door middel van een meta-analyse van openbaar beschikbare gegevens."

Het team concentreerde zich op rijst en zandraket, aangezien de genetica van beide uitgebreid is bestudeerd, waardoor er voldoende gegevens zijn verzameld. Rijst wordt ook beschouwd als een van 's werelds belangrijkste gewassen en dient als hoofdvoedsel voor meer dan vier miljard mensen, volgens de Consultative Group for International Agricultural Research, dus het is van cruciaal belang om te begrijpen hoe een hypoxiereactie in de plant kan worden voorkomen, zei Tamura. .

De onderzoekers identificeerden 29 paar RNA-sequentiegegevens voor zandraket en 26 paar voor rijst voor de planten in zowel normale zuurstof- als zuurstofarme toestanden uit de beschikbare datasets. RNA-sequencing omvat het transcriberen van de genetische blauwdrukken van het onderwerp op een specifiek moment, wat betekent dat de gegevens kunnen worden gebruikt om te onderzoeken welke genen welke veranderingen teweegbrachten, volgens de corresponderende auteur professor Hidemasa Bono.

"Door RNA-sequencinggegevens van hypoxiebehandelingen in zandraket en rijst te analyseren, identificeerden we 40 en 19 algemeen gereguleerde en gedownreguleerde genen in beide soorten," zei Bono. "Onder hen werden sommige WRKY-transcriptiefactoren en cinnamaat-4-hydroxylase, waarvan de rol in de hypoxie-respons onbekend blijft, vaak opgereguleerd in zowel zandraket als rijst."

Volgens Bono betekent deze algemene opregulatie dat deze moleculaire machines actiever werden onder zuurstofgebrek, wat aangeeft dat ze specifieke mechanistische verantwoordelijkheden hebben voor hoe de planten reageren.

Bono en Tamura vergeleken hun resultaten met een vergelijkbare meta-analyse van hypoxie in menselijke cellen en weefselmonsters. Ze ontdekten dat twee van de vaak opgereguleerde genen in rijst en zandraket waren gedownreguleerd in hun menselijke tegenhangers.

"Onze meta-analyse suggereert verschillende moleculaire mechanismen onder hypoxie bij planten en dieren," zei Bono. "De kandidaat-genen die in deze studie zijn geïdentificeerd, zullen naar verwachting nieuwe moleculaire mechanismen van hypoxie-reacties in planten ophelderen. Uiteindelijk zijn we van plan om een ​​van de kandidaat-genen te manipuleren door middel van genoombewerkingstechnologie om overstromingen-tolerante planten te creëren." + Verder verkennen

Meta-analyse van twee soorten moleculaire spanningen onthult gemeenschappelijke factoren