W jaki sposób korzenie ryżu regulują transport wody
Zgodnie z prognozami za 20 lat niemal połowa światowej populacji stanie w obliczu poważnego niedoboru wody. Dlatego też konieczne jest zastosowanie technologii botanicznych na rzecz ochrony tego cennego źródła, optymalizując efektywność zużycia wody przez rośliny uprawne. Ryż jest jedną z głównych roślin uprawnych na świecie, jednak niewiele wiadomo na temat funkcji zawartej w nim akwaporyny oraz regulacji wody na poziomie komórkowym. W finansowanym przez UE projekcie "Cell biology and rice aquaporins" (ORYZAQUA) skoncentrowano się na tych niewiadomych, uwzględniając różne odmiany ryżu i zmieniające się warunki uprawy. Akwaporyny to białka w błonie plazmatycznej komórek rośliny, które pełnią rolę kanałów wodnych i mają decydujące znaczenie w regulacji wody. Przewodność wody, jej przenikalność oraz regulacja potencjału osmotycznego to niektóre spośród najważniejszych czynników zaangażowanych w regulację wody w roślinach. Zespół projektu ORYZAQUA zbadał zasięg akwaporyn w ryżu, architekturę i hydraulikę korzeni, a następnie poddał je warunkom zasolenia i suszy. Wyniki porównano z warunkami wolnymi od stresu. Naukowcy z powodzeniem sklonowali sekwencje akwaporyn ryżu i oznakowali je za pomocą białka fluorescencyjnego (FP); transformacja innych izoform ryżu i odmian uprawnych jest w toku. Badaczom udało się sklonować oznakowaną fluorescencyjnie sekwencję OsRabr (akwaporynę) do koekspresji markerów błony wewnętrznej oznakowanych FB mCherry. Przeprowadzono także prace nad ekspresją innych sekwencji akwaporyny, które obejmowały OsGAP1 i OsNST1. Ponadto dokonano oceny lokalizacji i funkcji subkomórkowej akwaporyn u tych roślin, w warunkach stresu i braku stresu. Prace zrealizowane w ramach projektu ORYZAQUA pozwoliły po raz pierwszy ustalić silne działanie hamujące zasolenia na transport wody przez korzenie młodego ryżu. Przedstawiono mechanizm fizjologiczny, który w ciągu godziny potrafi zareagować na wyzwania środowiskowe. Ponieważ to działanie hamujące jest tak szybkie, wskazuje ono na fakt, że regulacja aktywności akwaporyn jest ważnym czynnikiem w reakcji całej rośliny na zasolenie. Projekt pomoże zrozumieć złożone interakcje między szlakami molekularnymi do sygnalizacji w reakcji na stres abiotyczny oraz tymi kontrolującymi reakcje komórek i narządów. Pomoże także zoptymalizować produkcję rolną poprzez lepsze przystosowanie do zmiany klimatu i rozwinąć rolnictwo na ziemiach marginesowych.
Słowa kluczowe
Transport wodny, korzenie roślin, botanika, biologia komórkowa, akwaporyny w ryżu
