Plantele „fantomă” care se trezesc la viață atunci când le uzi după mult timp. Pot rezista și 6 luni fără apă
Pentru a proteja culturile agricole de secetele din ce în ce mai severe, oamenii de știință analizează genele unui grup rar de plante care pot supraviețui luni întregi fără apă, revenindu-și complet în doar câteva ore.
Aceste plante, denumite „plante de resurecție”, ar putea fi cheia unei agriculturi mai rezistente la schimbările climatice, scrie BBC.
O descoperire fascinantă
Jill Farrant, profesor de toleranță la deshidratare la Universitatea din Cape Town, a observat pentru prima dată aceste plante încă din copilărie, crescând în Africa de Sud în anii 1970.
Studiile sale ulterioare au demonstrat că aceste specii pot rezista mai bine de 6 luni fără apă, devenind uscate și casante. Totuși, imediat ce primesc apă, redevin verzi în doar câteva ore și reiau procesul de fotosinteză în mai puțin de o zi.
Fenomenul este comun la mușchi și ferigi, dar aceste plante fac parte din categoria angiospermelor, ce include majoritatea plantelor cu flori și culturile agricole.
Din cele 352.000 de specii cunoscute de angiosperme, doar 240 au această capacitate. Interesant este faptul că fiecare dintre ele a evoluat independent pentru a supraviețui secetei, utilizând mecanisme similare, ca și cum ar activa un set de gene ancestrale ascunse în ADN-ul lor.
Majoritatea plantelor nu supraviețuiesc pierderii a 10-30% din apa lor, în timp ce plantele de resurecție pot tolera pierderi de peste 95% din conținutul lor de apă.
Când se deshidratează, ele înlocuiesc apa din celule cu zaharuri, precum zaharoza, transformând interiorul celular într-o substanță vâscoasă asemănătoare sticlei.
Acest proces, numit vitrificare, protejează celulele prin încetinirea reacțiilor chimice. Un mecanism similar este folosit de organisme precum tardigradele și ouăle de creveți Artemia pentru a supraviețui condițiilor extreme.
De asemenea, aceste plante își dezactivează mecanismele de fotosinteză și produc proteine speciale, numite „chaperoni”, care stabilizează celulele în condiții extreme.
Lecții pentru agricultura viitorului
Acest mecanism se aseamănă cu felul în care semințele pot rămâne viabile ani întreghi, așteptând condiții favorabile pentru a germina.
Totuși, odată ce o plantă încolțește, ea pierde toleranța la deshidratare în favoarea unei creșteri mai rapide.
Această trăsătură a fost pierdută în timpul Revoluției Verzi din secolul XX, când culturile agricole au fost optimizate pentru randament maxim în condiții ideale de apă, sol și lumină. În contextul schimbărilor climatice, cercetătorii caută modalități de a reintroduce această capacitate în culturile moderne.
Viitorul agriculturii: gene modificate și microbi benefici
Până acum, strategiile de ameliorare a culturilor pentru toleranță la secetă s-au concentrat pe dezvoltarea unor rădăcini mai adânci sau pe scurtarea perioadei de înflorire pentru a asigura producția de semințe înainte de instalarea secetei. Totuși, aceste metode nu sunt suficiente pentru a face față secetelor extreme și imprevizibile.
Cercetătorii explorează acum două direcții promițătoare pentru transferarea mecanismelor de supraviețuire ale plantelor de resurecție în culturile agricole:
Editarea genetică – folosind CRISPR pentru a activa genele responsabile de toleranța la deshidratare, deja existente în semințele multor plante. Această metodă ar putea evita controversele legate de organismele modificate genetic (OMG), deoarece nu implică introducerea de ADN străin.
Microbiomul rădăcinilor – studierea bacteriilor și ciupercilor care ajută aceste plante să supraviețuiască. Introducerea acestor microbi benefici în culturile agricole ar putea oferi o soluție naturală și eficientă.
Experimente promițătoare
În 2018, cercetătorii din Kenya și Suedia au reușit să introducă o genă din planta Xerophyta viscosa într-o varietate de cartof dulce, făcând-o mai rezistentă la secetă. Plantele modificate au rămas verzi mai mult timp, au pierdut mai puține frunze și au continuat să crească chiar și după 12 zile fără apă.
Un alt studiu analizează teff-ul, o cereală esențială pentru Etiopia. Cercetătorii speră să reactiveze genele latente ale toleranței la secetă dintr-o rudă apropiată a teff-ului, Eragrostis nindensis, pentru a dezvolta o cultură mai rezistentă, fără a sacrifica randamentul.
