Egy hazai kutatás szerint a növényei memória és kommunikáció megfejtése kulcsfontosságú a klímának ellenállóbb fajták megteremtéséhez. Ugyanis ezek az interakciók a DNS működésének szabályozásán keresztül történnek, de a szekvenciák módosítása nélkül. Az eredmények alapján a jelenleginél sokkal hatékonyabban is felkészíthetők a növények a klímaváltozásra.
Úgy tűnik, helyes a gazdálkodók azon megfigyelése, hogy a kevesebb víz adagolásával nevelt csíranövény/palánta „felnőtt” korában kevesebb öntözéssel/csapadékkal is beéri, mint „elkényeztetett” társai. Ez a fajta edződés ugyanis egy molekuláris szintű tanulás eredménye. A mechanizmusok azonosítása pedig lehetővé teszi olyan növények szelekcióját, amelyek fokozottan képesek érzékelni és lereagálni a közeli környezetüket, sőt, a tapasztalataikat a társaikkal is megoszthatják.
Öröklött vagy tanult képesség?
Az 1800-as években még arról gondolkodott az emberiség, hogy az élőlények szerzett tudása (Lamarck) vagy a környezet szelekciós ereje (Darwin) befolyásolja-e inkább azt, hogy milyen tulajdonságai lesznek a jövő nemzedéknek. Ma már tudjuk, hogy más-más szinten, de mindkét mechanizmus működik. Az ivaros élőlényekben az apai és anyai gének találkozása adja meg az alaptervet az élethez, de az utódban az egyes gének tényleges működését (kifejeződését) már a környezet befolyásolja, méghozzá olyan módon, hogy ennek közvetlen kihatása lehet a DNS-t fedő fehérjeburokra, az egyes szekvenciákhoz kapcsolódó metilcsoportokra, de akár a génkészlet nemkódoló, hatalmas méretű szakaszaira is. Ezeket a szekvenciát nem érintő DNS-módosulásokat vizsgálja az epigenetika.
A génkifejeződést módosító hatások többsége átmeneti, de erős stressz hatására öröklődnek is. Az emlősök körében végzett kutatások szerint az olyan megpróbáltatások, mint a tartós éhezés, mérgezés vagy erős fájdalom, akár három-négy generáción keresztül is kimutatható hatással járnak a következő nemzedékekre. A Debreceni Egyetem MÉK Agrár Genomikai és Biotechnológiai Központjának kutatói az Európai Tudományos és Technológiai Együttműködés (COST) keretében azt vizsgálták, hogy a növények miképpen tudják „társaik, ellenségeik és barátaik” viselkedését rövid távon módosítani epigenetikai „üzenetekkel”. Annak ismerete, hogy a növények miként emlékeznek a korábbi kommunikációkra és stresszhatásokra, szintén ígéretes lehetőségeket nyit meg a mezőgazdaságban.
Információátadás és tanulás molekuláris szinten
„A növények nagyon kifinomultan kommunikálnak egymással és más élő szervezetekkel. A kapcsolatfelvétel során a kibocsátott kémiai (illékony anyagok, nukleinsavak, fehérjék, metabolitok) és fizikai jelek (például ultrahang) információt adnak a környezeti veszélyekről és lehetőségekről a szomszédos növényeknek vagy más élőlényeknek. Ezek a jelek jelezhetnek veszélyt, például a paraziták támadását, vízhiányt, az erőforrásokért versengő azonos vagy más fajú versenytársak megjelenését, de közölhetnek lehetőségeket is, mint a környezetben előforduló lehetséges szimbiotikus partnerek jelenlétét. A legújabb kutatások alapján ezek a kapcsolatfelvételek epigenetikailag szabályozottak” – mondta el a Trends in Plant Science-ben publikált cikk első szerzője és debreceni biotechnológiai központ vezetője, Dobránszki Judit.
Nem pusztán rezisztens, hanem intelligens növények
Így kifejleszthetők az úgynevezett klímaintelligens növények, melyek nemcsak egyetlen faktorral szemben rezisztensek genetikai szinten, hanem általában véve rugalmasabban, intelligensebben tudnak alkalmazkodni a hirtelen fellépő környezeti változásokhoz. Sőt, a molekuláris mechanizmusok azonosítása lehetővé teszi a növények felhasználását olyan „edzőként”, amelyek stressztűrőképességet adnak át a felkészületlenebb, szomszédos növényeknek – tette hozzá a kutatónő. A kiválasztott típusok kevesebb gondoskodást igényelnek, ami mérsékeltebb vegyszerfelhasználást és kevesebb öntözést jelent. Mindezzel hozzájárulnak a környezetvédelemhez és az emberi egészségi állapot javításához.
A kutatók arra hívják fel a figyelmet, hogy jelenleg az epigenetikai jellemzők azonosítása és felhasználása szinte teljesen hiányzik a molekuláris kutatásokból, amin sürgősen változtatni kell.
