Alfalfa (Medicago sativa), koja se obično naziva „kralj trave“, je mahunarka koja se uzgaja u mnogim delovima sveta kao izvor stočne hrane. Cenjen je u industriji stočne hrane zbog visokog sadržaja proteina i prinosa biomase. Nedavno je protein lucerke našao primenu u akvakulturi, industriji hrane za kućne ljubimce i ishrani ljudi. Štaviše, smatra se ekološki korisnim usevom, sa pozitivnim uticajem na biodiverzitet i očuvanje azota u zemljištu.
Alfalfa proizvodi dve vrste semena — tvrdo i netvrdo — bez očiglednih vidljivih razlika. Nažalost, tvrdo seme se ne može izbeći i predstavlja značajan izazov sa ekonomskog stanovišta. Tvrdo seme ima malu vrednost jer pogoršava sporo klijanje, neujednačeno formiranje sadnica, povećanu konkurenciju korova i neuspeh klijanja.
Mirovanje semena – odloženo klijanje nakon embriogeneze – ima više kategorija mirovanja. Od njih, sumnja se da hormonski posredovano fiziološko mirovanje (PD), tvrdo zasejavanje za fizičko mirovanje (PD) i kombinatorno mirovanje (PI+PD) imaju ulogu u klijanju semena lucerke.
Značajno je da postoji nedostatak istraživanja tvrdog semena u mahunarkama i do nedavno se smatralo da mirovanje lucerke uključuje samo PI tip. Sada su naučnici sa Fakulteta za nauku i tehnologiju travnjaka, Kineskog poljoprivrednog univerziteta, predvođeni vanrednim profesorom Shangang Jia, pronašli PI+PD obrazac u ovoj vrsti mahunarki kroz tehnologiju multispektralnog snimanja (MSI) u kombinaciji sa platformama „multi-omics“.
Njihova studija objavljena je u časopisu The Crop Journal.
Objašnjavajući njihovu motivaciju iza sprovođenja ovog istraživanja, dr Jia kaže: „Proučavanje mirovanja kod tvrdih i netvrdih semena lucerke je problematično. Uporedno istraživanje potapanjem semena u vodu – tehnika koja se zove imbibicija – oduzima mnogo vremena i uzrokuje -tvrdo seme za klijanje. Trebao nam je precizan, nedestruktivan i visoko propusni pristup da bismo stekli dublji uvid.“
Kombinovanjem MSI sa multi-omičkim (transkriptomika, metabolomika i metilomika) platformama, tim je razvio tehniku visoke propusnosti za identifikaciju semena, upoređivanje obrasca mirovanja i uočavanje razlika u fiziologiji, metabolizmu i ekspresiji gena kod tvrdih i ne- tvrdo seme.
„Tehnika je mogla uspešno da identifikuje tvrdo seme lucerke sa visokom preciznošću – do 100%. Štaviše, analize transkriptomike, metabolomike i metilomike su otkrile da su odgovori apscizinske kiseline (ABA) igrali ključnu ulogu u tvrdim semenima lucerke“, dodaje Jia.
ABA — hormon koji izaziva mirovanje — deluje kao pilula za spavanje koja drži seme u stanju mirovanja. Štaviše, ravnoteža ABA i drugih hormona kao što su indol sirćetna kiselina (IAA) i jasmonska kiselina (JA) takođe upravljaju stepenom mirovanja semena. U poređenju sa netvrdim semenom, tvrdo seme je obogaćeno antioksidansima i flavonoidima, lipidima i putevima biosinteze hormona. Štaviše, povećana ekspresija ABA gena i diferencijalna metilacija gena koji reaguju na ABA u tvrdim semenima lucerke su naglasili ABA odgovore.
Tim je takođe identifikovao ne-PI tvrdo seme koje je sadržalo više nivoe ABA/IAA i ABA/JA i koje nije klijalo nakon tretmana da bi se prekinulo stanje mirovanja. Ovo otkriće dalo je verodostojnost uključenosti PD obrasca i pokazalo da PI+PD, a ne samo PI, upravljaju neuspehom klijanja tvrdih semena lucerke.
„Verujemo da smo obezbedili teorijski i tehnički okvir za istraživanje mirovanja tvrdog semena lucerke, a naši nalazi bi sigurno mogli da usmere optimalnu obradu ovog semena u industriji semena lucerke“, zaključuje Jia.
Više informacija: Ksuemeng Vang et al, Višestruki skupovi podataka o omici otkrivaju značajno fizičko i fiziološko mirovanje tvrdog semena lucerke identifikovano multispektralnom analizom snimanja, The Crop Journal (2023). DOI: 10.1016/j.cj.2023.03.003
Obezbeđuje
KeAi Communications Co., Ltd.
Istražite dalje
