Wanasayansi wa Chuo Kikuu cha California wamegundua data ya kinasaba ambayo itasaidia mazao ya chakula kama nyanya na mchele kuishi kwa muda mrefu, vipindi vikali vya ukame kwenye sayari yetu inayoongezeka joto.
Katika kipindi cha miaka kumi iliyopita, timu ya utafiti ilitafuta kuunda atlasi ya molekuli ya mizizi ya mazao, ambapo mimea hugundua kwanza athari za ukame na vitisho vingine vya mazingira. Kwa kufanya hivyo, waligundua jeni ambazo wanasayansi wanaweza kutumia kulinda mimea kutokana na mikazo hii. Kazi yao, iliyochapishwa Mei 20 kwenye jarida Kiini, ilipata uelewa wa hali ya juu wa kazi za mizizi kwa sababu iliunganisha data ya kijeni kutoka kwa seli tofauti za mizizi ya nyanya iliyokuzwa ndani na nje.
"Mara kwa mara, watafiti hufanya majaribio ya maabara na chafu, lakini wakulima wanakuza vitu shambani, na data hii inaangalia sampuli za shambani pia," alisema Neelima Sinha, profesa wa UC Davis wa biolojia ya mimea na mwandishi mwenza wa karatasi. Data ilitoa habari kuhusu jeni zinazoambia mmea kutengeneza vitu vitatu muhimu.
Xylem ni vyombo vyenye mashimo, kama bomba ambavyo husafirisha maji na virutubisho kutoka kwenye mizizi hadi kwenye shina. Bila usafiri katika xylem, mmea hauwezi kuunda chakula chake kupitia photosynthesis. "Xylem ni muhimu sana kuinua mimea dhidi ya ukame pamoja na chumvi na mikazo mingine," alisema mwandishi mkuu wa utafiti Siobhan Brady, profesa wa biolojia ya mimea katika UC Davis.
Kwa upande mwingine, bila usafirishaji wa madini ya mmea katika xylem, wanadamu na wanyama wengine wangekuwa na vitamini na virutubishi vichache muhimu kwa maisha yetu. Mbali na wachezaji wengine wa kawaida wanaohitajika kuunda xylem, jeni mpya na za kushangaza zilipatikana.
Seti ya pili muhimu ya jeni ni zile zinazoelekeza safu ya nje ya mzizi ili kutoa lignin na suberin. Subrin ni dutu kuu katika cork na huzunguka seli za mimea kwenye safu nene, ikishikilia maji wakati wa ukame. Mazao kama nyanya na mchele yana suberin kwenye mizizi. Matunda ya tufaha yana suberin inayozunguka seli zao za nje. Mahali popote inapotokea, huzuia mmea kupoteza maji. Lignin pia huzuia seli zisizo na maji na hutoa usaidizi wa kiufundi.
"Suberin na lignin ni aina za asili za ulinzi wa ukame, na sasa kwamba jeni ambazo huziweka katika safu hii maalum ya seli zimetambuliwa, misombo hii inaweza kuimarishwa," mwandishi mwenza wa utafiti Julia Bailey-Serres, UC alisema. Riverside profesa wa genetics. "Nimefurahi tumejifunza mengi kuhusu jeni zinazodhibiti safu hii ya kizuizi cha unyevu. Ni muhimu sana kwa kuweza kuboresha uwezo wa kustahimili ukame kwa mazao,” alisema.
Jeni zinazosimba mizizi ya mmea pia zilifanana sana kati ya nyanya, mchele na Arabidopsis, mmea unaofanana na magugu. Meristem ndio ncha inayokua ya kila mzizi, na ndio chanzo cha seli zote zinazounda mzizi.
"Ni eneo ambalo litafanya sehemu nyingine ya mizizi, na hutumika kama niche ya seli shina," alisema Bailey-Serres. "Inaelekeza sifa za mizizi yenyewe, kama vile ukubwa wao. Kuwa na ujuzi juu yake kunaweza kutusaidia kukuza mifumo bora ya mizizi.
Brady alieleza kuwa wakulima wanapopendezwa na zao fulani, huchagua mimea ambayo ina sifa wanazoweza kuona, kama vile matunda makubwa na ya kuvutia zaidi. Kigumu zaidi ni kwa wafugaji kuchagua mimea yenye mali chini ya ardhi wasiyoweza kuona.
"Nusu iliyofichwa" ya mmea, chini ya ardhi, ni muhimu kwa wafugaji kuzingatia kama wanataka kukuza mmea kwa mafanikio," Brady alisema. "Kuweza kurekebisha uhalali wa mizizi ya mmea kutatusaidia kuzalisha mazao yenye sifa zinazohitajika zaidi."
Ingawa utafiti huu ulichambua mimea mitatu pekee, timu inaamini kuwa matokeo yanaweza kutumika kwa upana zaidi. "Nyanya na mchele zimetenganishwa na zaidi ya miaka milioni 125 ya mageuzi, lakini bado tunaona kufanana kati ya jeni zinazodhibiti sifa kuu," alisema Bailey-Serres. "Inawezekana ufanano huu unashikilia kweli kwa mazao mengine pia."