צמחים יכולים להיות בעלי מזג. אפילו עשבים שוטים בצדי כבישים מהירים או דוחפים את דרכם למעלה בסדקים של מדרכות בטון עלולים להילחץ כתוצאה מהתייבשות, קור, עודף מלח ועוד. חוקרים מאוניברסיטת הירושימה זיהו 14 גנים שאלונים -; צמח נפוץ בשימוש בחקירות גנטיות מאחר והגנום שלו מתועד היטב -; מבטאים יותר כאשר מגיבים לחמישה גורמי לחץ ספציפיים, כמו גם שמונה גנים שהצמח מדכא.
הם פרסמו את התוצאות שלהם ב-22 במרץ ב גבולות במדעי הצמח.
"לחצים אביוטיים -; בניגוד ללחצים ביוטיים כמו מזיקים או מחלות -; כגון בצורת, מליחות וקור משפיעים לרעה על צמיחת הצמחים ותפוקת היבול. הבנת המנגנונים המולקולריים העומדים בבסיס תגובות הצמח לגורמי לחץ אלו חיונית לסבילות ללחץ בגידולים." אמר הסופר המקביל Hidemasa Bono, פרופסור במעבדה לאינפורמטיקה של הגנום בבית הספר לתארים מתקדמים למדעים משולבים לכל החיים באוניברסיטת הירושימה. בונו מזוהה גם עם המעבדה לביו-DX במרכז החדשנות של עריכת הגנום של האוניברסיטה.
"ההורמון הצמחי אבשיזי (ABA) מוגבר באופן משמעותי על גורמי דחק אביוטיים, מה שגורם לתגובות פיזיולוגיות להסתגל ללחץ ולוויסות ביטוי גנים. למרות שמחקרים רבים בחנו את המרכיבים של מסלולי איתות סטרס מבוססים, מעטים חקרו אלמנטים לא ידועים אחרים".
כדי להבין טוב יותר את המסלולים המולקולריים המאפשרים להגדיל את ה-ABA, צוות המחקר ניתח את נתוני רצף ה-RNA הציבוריים על גרגירי תיל, או ארבידופסיס thaliana. רצף RNA היא טכניקה המאפשרת למדענים לזהות ולכמת רצפים ספציפיים של הוראות גנטיות המתוכנתות ב-RNA של אורגניזם. נתונים אלה יכולים לחשוף כיצד משתנים שונים עשויים להגביר או להקטין את הביטוי של גנים מסוימים.
בונו וצוותו התמקדו במיוחד בחמישה מצבי לחץ הקשורים ל-ABA: ABA, כאשר ההורמון מוחל ישירות על הצמח; מלח, שמשנה את האופן שבו הצמח יכול להשתמש במים; התייבשות, או כמה מים יש לצמח; אוסמוטי, כאשר תאי צמחים מתנפחים או מתכווצים בצורה לא מתאימה; וקר.
למחקרים מונעי נתונים יש את היתרון של ניתוח מערכי נתונים גדולים ועצמאיים, שיכולים להוביל לזיהוי מטרות חדשות, הנבדלות מהגורמים המבוססים שנחקרו בהרחבה ולהאיץ את התפתחותם של יבולים עמידים ללחץ".
Hidemasa Bono, פרופסור, המעבדה לאינפורמטיקה של הגנום בבית הספר לתארים מתקדמים למדעים משולבים לכל החיים באוניברסיטת הירושימה
החוקרים ביצעו מטה-אנליזה של 216 מערכי נתונים מזווגים, שילבו את תוצאות המחקר הללו וניתחו אותם מחדש כדי לזהות היכן הנתונים עשויים לחפוף או לחשוף קשרים שלא ידועים בעבר.
המטה-אנליזה גילתה כי 14 גנים היו מווסתים בדרך כלל למעלה ושמונה גנים היו מווסתים בדרך כלל מטה בכל חמש תגובות הלחץ הקשורות ל-ABA שנחקרו. בונו ציין שחלק מהגנים המווסתים על ידי מלח, התייבשות וטיפולים אוסמוטיים לא היו מווסתים על ידי ABA או מתח קור, מה שמצביע על כך שהם עשויים להיות מעורבים בתגובת הצמח דרך מסלול איתות שונה.
"המטא-אנליזה שלנו חשפה רשימה של גנים מועמדים עם מנגנונים מולקולריים לא ידועים בתגובות דחק תלויות ABA ובלתי תלויות ABA", אמר בונו.
"גנים אלו יכולים להוות משאבים יקרי ערך לבחירת יעדי עריכת גנום ועשויים לתרום לגילוי מנגנוני סובלנות ומסלולים חדשים בצמחים. אנו נמשיך לפתח שיטות ולנצל נתונים ממאגרי מידע ציבוריים ולבצע ניתוח השוואתי מזוויות שונות כדי לפענח את מנגנונים לא ידועים של תגובת לחץ בצמחים."
מחברי המחקר הם Mitsuo Shintani עם בית הספר לתואר שני למדעים משולבים לחיים באוניברסיטת הירושימה וקייטה תמורה עם מרכז החדשנות לעריכת הגנום של האוניברסיטה.
המרכז לחדשנות לטרנספורמציה ביו-דיגיטלית (BioDX) וסוכנות המדע והטכנולוגיה של יפן תמכו במחקר זה.
