Wpływ niedoboru miedzi na wzrost i rozwój roślin
Miedź (Cu) jest jednym z podstawowych pierwiastków śladowych, które są niezbędne dla zdrowia roślin, zwierząt i ludzi. W przypadku organizmów żywych jest ona kluczowym kofaktorem wykazującym aktywność redoks w procesach biologicznych, zaś jej nadmiar staje się toksyczny. Ponadto rośliny są wrażliwe na biodostępność miedzi w glebie, a ponieważ w łańcuchu pokarmowym odgrywają rolę jednego z głównych źródeł pierwiastków śladowych, zawierane przez nie zbyt małe bądź zbyt duże ilości tych mikroskładników znajdują swoje odzwierciedlenie w diecie konsumentów. „Stąd tak ważne jest dokładne poznanie mechanizmów regulacyjnych odpowiedzialnych za wchłanianie i rozprowadzanie jonów miedzi w tkankach jadalnych części roślin”, tłumaczy María Teresa Lafuente, koordynatorka finansowanego przez UE projektu TOMACOP. W Europie 1,2 miliona kilometrów kwadratowych gruntów uprawnych jest uznawanych za gleby potencjalnie ubogie w biodostępną miedź, w związku z czym rolnicy są zmuszeni do stosowania nawozów bogatych w ten pierwiastek. Taka strategia pozwala wprawdzie na uzyskanie wyższych plonów, ale jednocześnie ma niekorzystny wpływ na środowisko. „Ten stan faktyczny stał się punktem wyjścia dla projektu TOMACOP, wspieranego w ramach działań „Maria Skłodowska-Curie” (MSCA), którego celem było określenie wpływu, jaki na wzrost roślin pomidora i wielkość plonów ma uprawa w warunkach niższej niż optymalna dostępności miedzi oraz bez stosowania nawozów miedziowych”, mówi Lafuente. W ramach projektu badano również wartość odżywczą zebranych owoców, co pomaga w szacowaniu wpływu zrównoważonego i ekologicznego rolnictwa na dietę ludzi. „Autorem pierwotnej idei, z której wyrósł projekt TOMACOP, jest Paco Romero, stypendysta MSCA, który wniósł równie duży wkład w realizację i rozwój projektu”, dodaje Lafuente.
Poznanie skutków niedoboru miedzi
„Odkryliśmy, że reakcja na stres związany z niedoborem miedzi jest regulowana w inny sposób w różnych tkankach roślinnych, to znaczy różni się w zależności od tego, czy jest to korzeń, łodyga, liść czy owoc”, zauważa Romero. Zespół projektu TOMACOP ustalił również, że uprawa roślin pomidora w warunkach niedoboru miedzi ma duży wpływ na podatność owoców na występowanie zaburzeń fizjologicznych, takich jak pękanie owoców. Objawia się to widocznymi pęknięciami skórki lub nabłonka, co ma swoje negatywne odzwierciedlenie w sprzedaży pomidorów z uwagi nie tylko na gorszy wygląd, ale również krótszy termin przydatności do spożycia i niższą odporność na zakażenia grzybicze. „Zaburzenie to jest powszechne wśród wielu roślin uprawnych, w związku z czym hodowcy uznają odporność na pękanie owoców za pożądaną cechę roślin”, podkreśla Romero. Doświadczenia przeprowadzone na owocach zebranych z roślin podlewanych sporą ilością wody w warunkach niedoboru miedzi wykazały znacznie więcej przypadków pękniętych owoców w porównaniu z owocami zebranymi z roślin z grupy kontrolnej, którym dostarczano optymalne ilości miedzi (70 % kontra 15 %). „To pierwszy raz, kiedy udało się wykazać rolę tego pierwiastka śladowego w rozwoju tego zaburzenia. Zatem wykorzystywanie w badaniach zjawiska niedoboru miedzi jawi się jako eksperymentalne narzędzie pozwalające na wywoływanie w sposób systematyczny i powtarzalny pękania owoców, co z kolei umożliwia analizę mechanizmów biorących udział w regulacji tego zaburzenia w środowisku, w którym zmiany poziomu nawodnienia nie są przyczyną jego występowania”, dowodzi Romero.
Rozwój dzięki nowym możliwościom
Wyniki projektu TOMACOP otworzyły szereg możliwości badawczych. „Przykładem są nasze postępy pod względem zrozumienia, jakie molekularne mechanizmy powodują, że równowaga jonów miedzi wiąże się z występowaniem podatności na zakażenia patogenami i pękanie owoców. Oba te zjawiska mają znaczący wpływ na wyniki sprzedaży owoców i zadowolenie konsumentów, a także na ilość odpadów spożywczych”, podsumowuje Romero. Dodatkowo, po przeprowadzeniu oceny wpływu niestosowania nawozów miedziowych i pestycydów na wartość odżywczą i jakość zebranych owoców pomidora, zespół projektu zamierza opracować rozwiązania mające na celu zmniejszenie niekorzystnego oddziaływania tych ekologicznych praktyk rolniczych na środowisko.
Słowa kluczowe
TOMACOP, pękanie owoców, niedobór miedzi, rośliny pomidora, nawozy miedziowe, wartość odżywcza owoców
