Forskare vid Hiroshima University är närmare att identifiera de molekylära processer som ligger bakom hur översvämningar berövar växter syre - och hur man konstruerar hårdare grödor.

Översvämningar är en global risk, enligt Världsbanken, med liv och egendom för miljarder människor hotade. Ännu fler människor riskerar att svälta som en följd av översvämningar:vattnet kan dränka grödor. Nu kommer forskare närmare att identifiera de molekylära processer som ligger bakom hur översvämningar berövar växter syre – och hur man konstruerar hårdare grödor.

Genom en metaanalys, som involverar omanalys av data från andra studier en masse, avslöjade teamet från Hiroshima Universitys Graduate School of Integrated Sciences for Life flera vanliga gener och deras relaterade mekanismer i ris (Oryza sativa) och thale krasse (Arabidopsis thaliana) ).

De publicerade sina resultat den 19 juli i Life .

"Hypoxi är en abiotisk stress för växter som ofta orsakas av översvämningar", sa första författaren Keita Tamura, med hänvisning till syrebrist orsakad av övermättnad. "Även om många studier har utförts tidigare, trodde vi att dolda biologiska mekanismer kunde hittas genom att analysera flera studier genom en metaanalys av allmänt tillgängliga data."

Teamet fokuserade på ris och krasse eftersom genetiken hos båda har studerats omfattande, vilket ger stora mängder data. Ris anses också vara en av världens viktigaste grödor och fungerar som basföda för mer än fyra miljarder människor, enligt Consultative Group for International Agricultural Research, så att förstå hur man förhindrar ett syrebrist i växten är avgörande, sa Tamura .

Forskarna identifierade 29 par RNA-sekvenseringsdata för krasse och 26 par för ris för växterna i både normala syre- och syreberövade tillstånd från tillgängliga datauppsättningar. RNA-sekvensering innebär att transkribera individens genetiska ritningar i ett specifikt ögonblick, vilket innebär att data kan användas för att undersöka vilka gener som utlöste vilka förändringar, enligt motsvarande författare professor Hidemasa Bono.

"Genom att analysera RNA-sekvenseringsdata för hypoxibehandlingar i krasse och ris, identifierade vi 40 och 19 vanliga uppreglerade och nedreglerade gener i båda arterna," sa Bono. "Bland dem var vissa WRKY-transkriptionsfaktorer och cinnamate-4-hydroxylas, vars roll i hypoxiresponsen fortfarande är okänd, vanligen uppreglerade i både krasse och ris."

Enligt Bono innebär denna vanliga uppreglering att dessa molekylära maskineri blev mer aktiva under syrebrist, vilket indikerar att de har ett specifikt mekanistiskt ansvar för hur växterna reagerar.

Bono och Tamura jämförde sina resultat med en liknande metaanalys av hypoxi i mänskliga celler och vävnadsprover. De fann att två av de vanligen uppreglerade generna i ris och krasse var nedreglerade i sina mänskliga motsvarigheter.

"Vår metaanalys tyder på distinkta molekylära mekanismer under hypoxi hos växter och djur," sa Bono. "Kandidatgener som identifierats i denna studie förväntas belysa nya molekylära mekanismer för hypoxisvar i växter. I slutändan planerar vi att manipulera en av kandidatgenerna genom genomredigeringsteknik för att skapa översvämningstoleranta växter." + Utforska vidare

Metaanalys av två typer av molekylära spänningar avslöjar vanliga faktorer