Studija koju je vodio istraživač sa Državnog univerziteta Severne Karoline identifikovala je gene koji su uključeni u razvoj kamenih ćelija – čvrstih ćelija koje mogu da blokiraju insekta koji gricka da jede grane zimzelenog drveta Sitka smrče. Napad insekata zaustavio je rast ovih šumskih divova.
Nova otkrića mogu pomoći istraživačima da uzgajaju genetski poboljšana stabla omorike Sitka otporna na smrčevog žižaka (Pissodes strobi).
„Želeli smo da saznamo o genetskoj osnovi za prirodnu otpornost na štetočine koju su određena stabla omorike Sitka evoluirala kako bi sprečila insekte da se hrane biljkom“, rekao je Džastin Vajthil, docent za genetiku božićnog drvca u NC State i prvi autor studije. Vajthil je započeo studiju kao postdoktorski istraživač na Univerzitetu Britanske Kolumbije, gde su laboratorijski eksperimenti završeni.
„Osoba koju smo proučavali kod Sitka omorike je fizička odbrana poznata kao kamene ćelije, koje se nalaze u skoro svim biljnim vrstama“, rekao je Vajthil. „One su odgovorne za pjeskavu teksturu koju osećate kada jedete krušku. Razvoj kamenih ćelija je veoma složen, uključuje hiljade gena. Identifikovali smo neke od genetike uključene u ključne rane korake za razvoj ovih ćelija.“
Sitka omorika je veliko drvo četinara koje raste na zapadnoj obali od Kalifornije do Aljaske. Dok je drvo zamenjeno drugim vrstama za proizvode od drveta u Severnoj Americi zbog osetljivosti na žižaka, ono je i dalje istaknuta vrsta drveta u Evropi. Mnoga stabla koja se uzgajaju na zapadnoj obali za šumske proizvode potiču od brzorastuće populacije koja je rasla na ostrvu i nikada nije bila izložena žižaku, što ih je učinilo izuzetno podložnim, rekao je Vajthil.
Međutim, u Kanadi je otkrivena grupa otpornih stabala omorike Sitka koja razvijaju kamene ćelije, tip čvrstih ćelija koje rastu samo na manje od jednog inča vrhova grana koje pupaju – u istom području gde se žižak hrani.
„Kamene ćelije usporavaju napredovanje insekata i daju vremena smoli koja se nalazi u kori drveća da obloži insekta i učini ga previše lepljivim da bi se više hranio“, rekao je Vajthil. „Kamene ćelije blokiraju ove insekte dok pokušavaju da jedu kroz biljku i usporavaju ih dovoljno da spreče da izazovu značajnu štetu drvetu.“
U svojoj nedavnoj studiji, istraživači su pronašli skoro 1.300 gena koji su bili izraženi na višim nivoima u kamenim ćelijama. Takođe su identifikovali ključni gen koji funkcioniše kao „glavni prekidač“ i odgovoran je za aktiviranje hiljada drugih gena za koje se zna da kontrolišu razvoj ćelija debelih zidova u drugim biljkama.
„Ovaj rad postavlja mapu puta gena uključenih u razvoj kamenih ćelija“, rekao je Vajthil. „Pokazujemo da je to snažno kontrolisano genetikom uključenom u sekundarne ćelijske zidove.“
Ključ za studiju istraživača bio je alat za mikrodisekciju koji koristi laser za rezanje izuzetno sitnih kriški tkiva na tanke delove. Istraživači su uspeli da iseku sitne delove iz pupoljaka aktivno rastućih grana omorike Sitka da bi proučavali gene koji su eksprimirani posebno u kamenim ćelijama tokom njihovog formiranja.
Vajthil je rekao da je dobio sredstva da donese ažuriranu verziju ove tehnologije u NC State. Sada, istraživači ovde koriste lasersku mikrodisekciju za proučavanje gena u drvetu Frejzer jele – vodeće božićne jelke u Sjedinjenim Državama koje se uzgaja u zapadnoj Severnoj Karolini. Oni koriste ovu tehnologiju da istraže važne karakteristike koje bi mogle povećati održivost, miris i otpornost na štetočine Frejzerove jele, drveta sa veličinom genoma pet puta većom od ljudi.
„Sada koristimo ovaj pristup da tražimo gene uključene u otpornost na patogene i štetočine i da razumemo složene ekološke interakcije na genetskom nivou“, rekao je Vajthil.
