Wakati mabadiliko ya hali ya hewa yanatarajiwa kusababisha vipindi vya ukame vya mara kwa mara, watafiti wanazidi kufanya kazi ili kufanya uvumbuzi ambao unaweza kusaidia mimea kukabiliana na mkazo wa muda mrefu wa maji.
Watafiti kutoka Taasisi ya Boyce Thompson na Chuo Kikuu cha Cornell wamekamilisha utafiti wa kwanza ili kutoa picha kamili ya mabadiliko ya usemi wa jeni katika kukabiliana na msongo wa maji katika tunda-nyanya, Solanum lycopersicum-kubainisha jeni ambazo zinaweza kusaidia wafugaji wa mimea kuendeleza matunda ambayo yanaweza kukabiliana na hali ya ukame.
Imechapishwa katika toleo la Desemba la Physiolojia ya kupanda, kazi hiyo iliongozwa na timu ya utafiti ya Carmen Catalá, profesa msaidizi katika BTI na Mshiriki Mkuu wa Utafiti katika Shule ya Sayansi Shirikishi ya Mimea (SIPS) huko Cornell. Watafiti wanaoshirikiana ni pamoja na Jocelyn Rose, profesa wa SIP, na maprofesa wa BTI Jim Giovannoni, Zhangjun Fei na Lukas Mueller, ambao pia ni maprofesa wasaidizi katika SIP.
"Tulitambua idadi ya jeni ambazo zinahusika katika kukabiliana na msongo wa maji katika tunda la nyanya," alisema Catalá. "Sasa tunaweza kuanza kuchagua jeni zinazofaa ambazo zinaweza kuwasaidia wafugaji kukuza matunda ambayo yanaweza kukabiliana na hali ya ukame, na sio nyanya tu bali pia zabibu, tufaha na matunda yenye nyama kwa ujumla. Hiyo ni matumizi ya muda mrefu ya data hizi.
Watafiti waliangalia usemi wa jeni katika majani ya nyanya na viungo sita vya matunda (pericarp, placenta, septum, columella, jeli na mbegu) kwa nyakati mbili tofauti (matunda yanayokua na kukomaa) na chini ya hali nne tofauti za mkazo wa maji (hakuna, kali, kati na nguvu).
Watafiti waligundua kuwa kila tishu za kiungo cha matunda zilibadilika kwa njia za kipekee kwa wakati.
"Chini ya 1% ya jeni zilizoonyeshwa ambazo ziliathiriwa na shida ya maji zilishirikiwa kati ya tishu zote sita za matunda, na zaidi ya 50% ya jeni zilizoathiriwa zilikuwa maalum kwa tishu moja," alisema Catala.
Tofauti na athari mbaya za ukame, ambazo huchochea matatizo ya kisaikolojia na kupoteza matunda, kuna baadhi ya athari nzuri zinazohusiana na ukame-angalau na ukame mdogo.
Kwa mfano, watafiti waligundua kuwa shinikizo la maji huongeza kiasi cha lycopene katika matunda yaliyoiva. Lycopene ni antioxidant ambayo imeandika faida za kiafya. Matunda yaliyo na maji pia yalikuwa na viwango vya juu vya biosynthesis ya wanga, ambayo inaweza kutoa nyanya tamu zaidi.
Watafiti pia waligundua kuwa wanaweza "kufundisha" nyanya kuwa sugu zaidi kwa ukame wa maji siku zijazo.
"Tulipopanda mbegu kutoka kwa mimea iliyotibiwa, tuligundua kwamba miche kutoka kwa nyanya zilizosisitizwa ilionyesha urejesho bora kutoka kwa mkazo wa maji kwa kulinganisha na miche kutoka kwa nyanya za kudhibiti," Philippe Nicolas, mwanasayansi wa postdoctoral katika maabara ya Catalá na mwandishi wa kwanza kwenye karatasi.
Nicolas alisema waligundua jeni kadhaa ambazo usemi wake unachochewa na mkazo wa maji katika mbegu zilizokomaa, ambazo zinaweza kuchukua jukumu muhimu katika kutoa uvumilivu wa mkazo wa maji kwa kizazi kijacho cha mimea.
Utafiti ulikuwa na changamoto kwa njia chache kwa sababu watafiti walikuwa wakiangalia matunda. Tafiti nyingi za mmea wa kukabiliana na dhiki ya ukame huchunguza mizizi ya miche na majani kwa sababu ni rahisi kusoma.
"Ni rahisi kusisitiza miche, lakini ikiwa unasisitiza mimea kupita kiasi basi haitachanua maua na kukuza matunda," Catalá alisema. "Pamoja na hayo, unapotaka kusoma matunda, lazima ukute mimea ya watu wazima, ambayo inachukua muda zaidi, chumba na rasilimali kwa ujumla."