Οι ερευνητές του KIT διευκρινίζουν τη συσσώρευση σακχάρων στο σόργο κεχρί σε αλατούχα εδάφη: Το γονίδιο SWEET13 κατευθύνει τη σακχαρόζη στους κόκκους..
Το κεχρί σόργου θεωρείται το καλλιεργητικό φυτό του μέλλοντος: Συγκεντρώνει ιδιαίτερα υψηλή ποσότητα βιομάζας και ευδοκιμεί σε σκληρές συνθήκες. Ορισμένες ποικιλίες παράγουν ακόμη και περισσότερη ζάχαρη σε αλμυρά εδάφη. Σε μια εις βάθος έρευνα αυτής της συσσώρευσης ζάχαρης που προκαλείται από το στρες λόγω αλατότητας, η οποία διεξήχθη από μια διεθνή ομάδα, συμπεριλαμβανομένων επιστημόνων από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο Καρλσρούης (KIT), διαπιστώθηκε ότι η γονιδιακή αλλαγή SWEET13 είναι υπεύθυνη για την κατεύθυνση της ζάχαρης στους κόκκους. Η στοχευμένη αναπαραγωγή επιτρέπει την εισαγωγή του SWEET13 σε διαφορετικές ποικιλίες κεχρί σόργου, έτσι ώστε να συμβάλλει στην επισιτιστική ασφάλεια της ανθρωπότητας. Οι ερευνητές ανέφεραν τα ευρήματά τους στο περιοδικό Scientific Reports (DOI: 10.1038/s41598-025-90432-2).
Πείραμα σε φυτά σόργου και κεχρί στο ερευνητικό κέντρο του Ινστιτούτου Φυτικών Επιστημών Joseph Gottlieb Kölreuter (JKIP) του KIT. (Φωτογραφία: Maren Riemann, KIT)
Ο παγκόσμιος πληθυσμός αυξάνεται, και μαζί με αυτόν, η ζήτηση για τρόφιμα, πρωτογενή προϊόντα και ενέργεια. Έτσι, η παραγωγικότητα των καλλιεργειών, ιδίως των δημητριακών, πρέπει να αυξηθεί σημαντικά. Ο αντίκτυπος της κλιματικής αλλαγής καθιστά προοδευτικά δύσκολη την επίτευξη αυτού του στόχου. Εκτός από τη ζέστη και την ξηρασία, η αλατότητα του εδάφους ασκεί πίεση στις καλλιέργειες, καθώς όλο και περισσότερα εύφορα εδάφη γίνονται αλμυρά λόγω της ανόδου της στάθμης της θάλασσας. Οι καλλιέργειες, οι οποίες έχουν υψηλή ποσότητα βιομάζας και ευδοκιμούν σε αλατούχα εδάφη, θα μπορούσαν να μετριάσουν αυτό το πρόβλημα.
Η ομάδα εργασίας του Τμήματος Μοριακής Κυτταρικής Βιολογίας, με επικεφαλής τον καθηγητή Peter Nick στο Ινστιτούτο Επιστημών Φυτών Joseph Gottlieb Kölreuter (JKIP) του KIT, εργάζεται εδώ και μερικά χρόνια με το σόργο κεχρί, το οποίο ανήκει στο είδος κεχρί στην οικογένεια των γλυκών χόρτων. Οι ποικιλίες σόργου που είναι πλούσιες σε ζάχαρη ονομάζονται γλυκό σόργο. Το σόργο κεχρί είναι μια από τις καλλιέργειες με ιδιαίτερα αποτελεσματική διαδικασία φωτοσύνθεσης, η οποία έχει μεγαλύτερη ικανότητα δέσμευσης διοξειδίου του άνθρακα (CO2) και συσσώρευσης περισσότερης βιομάζας από άλλα φυτά. Προηγούμενη έρευνα του Σύριου επιστήμονα Δρ. Adnan Kanbar στο KIT είχε ως αποτέλεσμα την ανάπτυξη μιας νέας ποικιλίας γλυκού σόργου που συσσωρεύει μια ιδιαίτερα μεγάλη ποσότητα ζάχαρης και είναι ιδανική για την παραγωγή βιοαερίου και βιοκαυσίμων, καθώς και για την παραγωγή νέων πολυμερών.
Ορισμένες ποικιλίες παράγουν περισσότερη ζάχαρη σε αλατούχα εδάφη
Περαιτέρω έρευνα δείχνει ότι το κεχρί σόργου, ένα αρχαίο καλλιεργήσιμο φυτό από το Σουδάν, ευδοκιμεί ακόμη και σε σκληρές συνθήκες. «Ορισμένες ποικιλίες κεχρί σόργου όχι μόνο ανταποκρίνονται καλά σε αλατούχο περιβάλλον, αλλά αντιδρούν στην αυξημένη αλατότητα με την παραγωγή ακόμη περισσότερης ζάχαρης», λέει ο Peter Nick. «Ορισμένες από αυτές τις ποικιλίες αποθηκεύουν τη ζάχαρη στο στέλεχος, γεγονός που τις καθιστά υποψήφιες για ενεργειακή χρήση, δηλαδή την παραγωγή βιοκαυσίμων. Άλλες ποικιλίες αποθηκεύουν τη ζάχαρη στους σπόρους, καθιστώντας τους μια πολύτιμη συμβολή στην ανθρώπινη διατροφή».
Δύο διαφορετικές ποικιλίες γλυκού σόργου που καλλιεργούνται υπό αλατώδη καταπόνηση.
Πάνω: Ποικιλία ″Della″ που μεταφέρει λιγότερους πόρους στους σπόρους λόγω λιγότερο ενεργού
Παραλλαγή γονιδίου SWEET13.
Κάτω: Συριακή τοπική ποικιλία «Razinieh», η οποία έχει ένα αλληλόμορφο SWEET13 που ενεργοποιείται από το αλάτι και επομένως
αποθηκεύει περισσότερους υδατάνθρακες στους σπόρους του. (Φωτογραφία: KIT)
Ο διακόπτης γονιδίων SWEET13 κατευθύνει τη σακχαρόζη προς τους κόκκους
Αυτή η συσσώρευση ζάχαρης που προκαλείται από το αλατώδες στρες και οι διαφορετικοί τρόποι αποθήκευσης ζάχαρης στο φυτό διερευνήθηκαν από μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής την Δρ. Eman Abuslima από την Αίγυπτο, η οποία ολοκλήρωσε το διδακτορικό της στην ομάδα εργασίας του Τμήματος Μοριακής Κυτταρικής Βιολογίας του ινστιτούτου JKIP του KIT. Ανακάλυψαν ότι το γονίδιο SWEET13 είναι υπεύθυνο για τη μεταφορά ζάχαρης. «Το SWEET13 λειτουργεί σαν διακόπτης: Καθορίζει ότι η σακχαρόζη που σχηματίζεται από τη φωτοσύνθεση κατευθύνεται στους κόκκους του φυτού», εξηγεί η Abuslima. Οι ερευνητές βρήκαν έναν ιδιαίτερα ενεργό τύπο SWEET13 στη Razinieh, μια αρχαία ποικιλία σόργου κεχρί από τη Συρία. Αυτός ο γονιδιακός διακόπτης μπορεί να εισαχθεί σε άλλες ποικιλίες μέσω αναπαραγωγής. Μια αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR) βοηθά στον εντοπισμό των αποτελεσμάτων αναπαραγωγής με τη σωστή παραλλαγή ήδη από το στάδιο του δενδρυλλίου. «Αυτή η μοριακή γνώση μπορεί να συμβάλει στην εξασφάλιση της ανθρώπινης διατροφής σε περιοχές που επηρεάζονται από την αλάτωση του εδάφους», λέει ο Peter Nick. Το Δέλτα του Νείλου, το Μπαγκλαντές, αλλά και τα νότια μέρη της Ιταλίας αντιμετωπίζουν ήδη το πρόβλημα του αλατώδους στρες.
Οι επιστήμονες, μεταξύ των οποίων ερευνητές από το Ινστιτούτο Εφαρμοσμένων Γεωεπιστημών του KIT, το Πανεπιστήμιο Martin-Luther του Χάλε-Βίτενμπεργκ και ερευνητικά ιδρύματα από την Αίγυπτο, τη Συρία και τις ΗΠΑ, ανέφεραν τα ευρήματά τους στο περιοδικό Scientific Reports. (ή)
Πρωτότυπη δημοσίευση
Eman Abuslima, Adnan Kanbar, Ahmed Ismail, Manish L. Raorane, Elisabeth Eiche, Islam El-Sharkawy, Björn H. Junker, Michael Riemann & Peter Nick: Αναδιαμόρφωση της μεταφοράς σακχάρων που προκαλείται από το αλατικό στρες: ένας ρόλος για τα αλληλόμορφα υποκινητή του SWEET13. Scientific Reports, 2025. (DOI: https://www.nature.com/articles/s41598-025-90432-2 )
AgNews
