U članku objavljenom u časopisu Development, istraživači sa Poljoprivrednog fakulteta Luiz de Kueiroz Univerziteta u Sao Paulu (ESALK-USP) u Brazilu opisuju mehanizme koji se odnose na razvoj biljke paradajza (Solanum licopersicum) i ukazuju na načine stvaranja novih tehnologije za poboljšanje prinosa paradajza.
Mnogi procesi u biljkama povezani sa razvojem ploda odvijaju se na cvetnom meristemu, regionu bogatom matičnim ćelijama. Cvetovi biljke paradajza imaju i muški organ koji se zove androecijum, koji se sastoji uglavnom od prašnika i polena, i ženski organ, ili ginecej, sa jajnicima koji sadrže ovule (jajne ćelije) za proizvodnju semena i plodova. Oplođene ovule sazrevaju u semenke, koje su prekrivene plodovima. Plod je tehnički zreli jajnik.
Prema istraživačima, čak i pod idealnim uslovima oprašivanja i đubrenja, biljka paradajza može da se razvije samo ako putevi posredovani mikroRNK (mali RNK molekuli koji regulišu ekspresiju gena) i hormon koji se zove giberelin pravilno interaguju kako bi pokrenuli početni razvoj jajnika.
Pre skoro deceniju, prethodna istraživanja iste grupe pokazala su efekte mikroRNA nazvane miR156 u regulisanju veličine i oblika cvetnog meristema paradajza. Opisana su dva genetska puta, jedan uključen u početno uspostavljanje jajnika kao plod, a drugi u formiranje semena unutar ploda.
„Usput smo shvatili da ove male RNK mogu da stupaju u interakciju sa određenim biljnim hormonima, koji su takođe važni za formiranje i uspostavljanje jajnika i njegov kasniji razvoj u plod. Jedan od ovih fitohormona je giberelin, koji podstiče cvetanje paradajza u saradnji sa mikroRNA“, rekao je Fabio Tebaldi Silveira Nogueira, poslednji autor članka. Nogueira je istraživač u Laboratoriji za molekularnu genetiku razvoja biljaka u ESALK-USP Odeljenju za biološke nauke.
U svojoj najnovijoj studiji, istraživači su povezali dva skupa nalaza kako bi po prvi put u literaturi pokazali da genetski putevi regulisani miR156 snažno reaguju sa giberelinom kada se jajnik formira u cvetnom meristemu.
Da bi detaljno razumeli proces, analizirali su transkriptom paradajza (sve RNK eksprimirane genima biljke) i modifikovali ga da bi proizveli velike i male količine fitohormona i mikroRNK. U početku, ovo je stvorilo transgene biljke sa više aktivnosti miR156. Oni su zatim kombinovani sa mutantnim biljkama koje su snažno reagovale na giberelin. Kada su kombinovali ove promene u istoj biljci, istraživači su otkrili da jajnik ne može da formira plod.
„Uočili smo da kada su ova dva puta promenjena i ne mogu da razgovaraju jedni sa drugima – defektno deluju ili uopšte ne deluju – cvetni meristem, koji bi trebalo da dovede do jajnika i ploda, razvija amorfne strukture koje ne formiraju lokularnu šupljine u kojima treba da se razvija seme. Na ovaj način smo opisali početnu kontrolu uspostavljanja formiranja jajnika u cvetnim meristemima paradajza, ključnu fazu da biljka kasnije proizvodi plod“, rekao je Nogueira.
On je dodao da čak i kada su uslovi oprašivanja i đubrenja idealni, plod se neće formirati osim ako se početni razvoj jajnika ne dogodi pravilno, uz odgovarajuću interakciju između puteva giberelina i mikroRNA.
Iako već postoji mnogo čvrstih informacija u naučnoj literaturi o genetici i fiziologiji biljnih jajnika, ovo je prvi opis interakcije između mikroRNK i giberelina, posebno u ekonomski važnoj biljci kao što je paradajz.
„Ovo znanje pruža genetsku i fiziološku osnovu za manipulaciju i povećanje broja semena u voću kako bi se povećao prinos useva, pa čak i modulirala veličina ploda“, rekao je Nogueira. „Vredi podsetiti da je seme među najvrednijim artiklima iu stolnom i u industrijskom paradajzu.
Istraživači sada žele da saznaju da li drugi putevi za mikroRNK i hormone takođe deluju i utiču na razvoj biljaka na bilo koji način, kao što je povećanje broja i veličina plodova, na primer.
