Međunarodna studija koju je vodio Univerzitet u Bonu sada je pokazala važnu ulogu korenovog sistema biljaka u kukuruzu, usevu koji može uspešno da raste u veoma različitim lokalnim uslovima.
Za studiju, istraživači su analizirali više od 9.000 sorti i uspeli su da pokažu da su njihovi koreni značajno varirali – u zavisnosti od toga koliko je suva lokacija na kojoj je svaka sorta kultivisana.
Takođe su uspeli da identifikuju važan gen koji igra ulogu u sposobnosti biljke da se prilagodi. Ovaj gen bi mogao biti ključ za razvoj sorti kukuruza koje se bolje nose sa klimatskim promenama.
Ovi rezultati su nedavno objavljeni u časopisu Nature Genetics.
To je grmolika biljka sa jako razgranatim stabljikama. Uši do prstiju rastu iz pazuha njihovih izduženih listova i svako od njih se sastoji od desetak semena tvrdih kao kamen. Morate pažljivo pogledati da biste prepoznali srodstvo sa jednom od najvažnijih kultivisanih biljaka na svetu. Pa ipak, svi se stručnjaci slažu da je rod teosinte predak svih modernih sorti kukuruza.
Poljoprivrednici u jugozapadnom Meksiku počeli su da biraju potomstvo biljaka teozinta koje su dale najviše žitarica i najukusnije žitarice pre više od 9.000 godina. Savremeni usevi kukuruza su gajeni na ovaj način tokom mnogih generacija, a sada se kukuruz uzgaja na svim kontinentima.
„Znamo da se za to vreme izgled biljaka značajno promenio i, na primer, klipovi su postali mnogo veći i plodniji“, objašnjava prof. dr Frank Hohholdinger sa Instituta za nauku i očuvanje resursa (INRES) na Univerzitet u Bonu.
„Međutim, do sada se relativno malo znalo o tome kako se korenov sistem razvio tokom ovog perioda pripitomljavanja i kasnije.“
Koreni u papirnim cigarama
Ovo se sada promenilo zahvaljujući novoj studiji. Tokom poslednjih osam godina, istraživačke grupe koje su učestvovale su istražile oko 9.000 sorti kukuruza i 170 sorti teosinte širom sveta. Istraživači su sakupili semenke i stavili ih na poseban smeđi papir, koji je zatim umotan u oblik cigare i uspravno uskladišten u uskim staklenim čašama.
„Oko 14 dana nakon nicanja, odmotali smo papir kako bismo mogli da posmatramo rani razvoj korena bez mešanja bilo kakvog zemljišta na njih“, kaže Hohholdinger.
U saradnji sa istraživačkom grupom na čelu sa dr Robertom Kolerom (Forschungszentrum Julich), istraživači su takođe proučavali rast korena u zemljištu. U tu svrhu su koristili metod koji je poznatiji iz oblasti medicine — snimanje magnetnom rezonancom.
Rezultati su pokazali kako se struktura korena radikalno promenila tokom pripitomljavanja teozinta u kultivisani kukuruz.
„Kod sorti kukuruza, često nalazimo semene korene ubrzo nakon klijanja — sa čak 10 ili više ovih korena u nekim sortama“, objašnjava dr Peng Ju, koja je šef istraživačke grupe Emi Noeter u INRES-u i nedavno je prihvatio ponudu profesora na TU Minhenu. „To nije slučaj sa teosintom.
Semeno korenje daje sadnicama početnu prednost pod optimalnim uslovima: omogućavaju im da veoma brzo apsorbuju velike količine hranljivih materija iz zemlje. „Međutim, primetili smo da druga vrsta korena – bočni koreni – pate kao posledica“, kaže Ju.
Za upijanje vode posebno su važni bočni koreni jer u velikoj meri uvećavaju površinu korena. Ovo je verovatno razlog zašto broj semenih korena značajno varira u zavisnosti od sorte: Sorte kukuruza koje su se prilagodile suvim uslovima rastu znatno manje semenih korena i više bočnih korena. Prilikom uzgoja ovih sorti, farmeri su u prošlosti nesvesno birali biljke koje su dovele do razvoja ove strukture korena.
Istraživači su takođe istraživali koji genetski materijal je odgovoran za rast semena i uspeli su da identifikuju više od 160 gena kandidata. „Potom smo detaljnije proučavali jedan od ovih gena pod nazivom ZmHb77″, kaže Hochholdinger. „Primetili smo da su biljke sa ovim genom rasle više semena i u isto vreme manje bočnih korena.“
Istraživači su namerno isključili ovaj gen kod nekih biljaka i uspeli su da promene strukturu korena kako bi bolje tolerisali periode suše. „Ovaj gen je stoga važan za uzgoj sorti otpornih na sušu“, objašnjava istraživač. „S obzirom na klimatske promene, ove sorte će postati sve važnije ako želimo da izbegnemo sve više propadanja useva u budućnosti.“
