เซ็กซี่บาคาร่า ทำไมซีเรียลถึงดีกว่า

เซ็กซี่บาคาร่า ทำไมซีเรียลถึงดีกว่า

เซ็กซี่บาคาร่า ไม่ว่าจะเป็นข้าวบาร์เลย์ ข้าวสาลี ข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ หรือข้าว: ตระกูลหญ้าประกอบด้วยธัญพืชที่สำคัญทั้งหมด มีความสำคัญต่อการให้อาหารแก่ประชากรโลก เกษตรกรผลิตอาหารจากพืชทั้งหมดร้อยละ 80 จากพืชผลหญ้า ความสำเร็จนี้ส่วนหนึ่งเกิดจากความสามารถของพืชในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแห้งได้เร็วขึ้นและคงไว้ซึ่งการขาดน้ำได้ดีกว่าพืชชนิดอื่น

แต่ทำไมหญ้าถึงทนต่อการขาดแคลนน้ำได้มากกว่า? 

พืชอาหารชนิดอื่นสามารถเพาะพันธุ์สำหรับสถานที่นี้ด้วยเพื่อรับประกันหรือเพิ่มผลผลิตทางการเกษตรในอนาคตได้หรือไม่? สิ่งนี้อาจมีความสำคัญเมื่อเผชิญกับจำนวนประชากรโลกที่เพิ่มขึ้นและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่จะนำมาซึ่งสภาพอากาศที่แห้งและร้อนจัด

ศาสตราจารย์ Rainer Hedrich นักวิจัยด้านพืช ศาสตราจารย์ Dietmar Geiger และ Dr. Peter Ache จาก Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) ในบาวาเรีย ประเทศเยอรมนี กำลังมองหาคำถามเหล่านี้ พวกเขาศึกษาการต้มข้าวบาร์เลย์เพื่อหาสาเหตุที่หญ้าทนต่อความเครียดได้ดีกว่า ดังนั้นจึงเป็นพืชที่ “ดีกว่า” มากกว่ามันฝรั่งและพืชที่ชอบ

กรดอะมิโนสองตัวสร้างความแตกต่าง

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าความแตกต่างนี้สามารถนำมาประกอบกับโปรตีน SLAC1 ของเซลล์ป้องกันได้ กรดอะมิโนเพียงสองชนิดซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญที่ประกอบเป็นโปรตีนมีหน้าที่รับผิดชอบต่อความแห้งแล้งของพืช “ตอนนี้เราต้องการค้นหาว่าความแตกต่างเล็กๆ น้อยๆ นี้สามารถนำมาใช้เพื่อทำให้มันฝรั่ง มะเขือเทศ หรือเมล็ดเรพซีดที่ทนต่อความเครียดได้มากขึ้นด้วยหรือไม่” Rainer Hedrich กล่าว

ข้อมูลเชิงลึกใหม่นี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารCurrent Biology อันทรงเกียรติ ซึ่ง Hedrich, Geiger และ Ache อธิบายว่าพวกเขาระบุความแตกต่างเล็กน้อยระหว่างหญ้ากับพืชชนิดอื่นๆ ได้อย่างไร

การขนส่งไอออนเป็นกระบวนการสำคัญ

นักวิจัยของ JMU เริ่มกลั่นกรองรูพรุนของใบขนาดเล็กด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่เรียกว่าปากใบ ช่องเปิดเหล่านี้ยอมรับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สำหรับการสังเคราะห์แสงในพืช แต่พวกเขายังทำหน้าที่เป็นแหล่งน้ำ เพื่อป้องกันการสูญเสียน้ำมากเกินไปจากการระเหย พืชบกได้เรียนรู้ระหว่างวิวัฒนาการในการเปิดและปิดปากใบอย่างแข็งขันโดยใช้เซลล์ป้องกันพิเศษ โปรตีนเมมเบรนเช่น SLAC1 มีบทบาทสำคัญในกระบวนการควบคุมนี้: ทำหน้าที่เหมือนช่องนำไอออนเข้าและออกจากเซลล์

เฮดริชเชื่อมั่นว่าความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับการทำงานของโมเลกุลระหว่างการขนส่งไอออนผ่านพลาสมาเมมเบรนของเซลล์ป้องกันเป็นกุญแจสำคัญในการปรับปรุงความทนทานต่อความแห้งแล้งและผลผลิตของพืชผลทางการเกษตร

กระสวยไอออนทำให้รูพรุนของใบมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ปากใบหญ้ามีลักษณะพิเศษ: รูพรุนล้อมรอบด้วยเซลล์สองคู่ โดยที่พืชชนิดอื่นมีคู่เซลล์เพียงคู่เดียว ธัญพืชหญ้ามีเซลล์ป้องกันรูปดัมเบลล์สองเซลล์ที่สร้างและควบคุมรูขุมขน นอกจากนี้ ยังขนาบข้างด้วยเซลล์ย่อยสองเซลล์

นักวิจัยของ JMU ได้แสดงให้เห็นว่าเซลล์ย่อยดูดซับและเก็บโพแทสเซียมและคลอไรด์จากเซลล์ป้องกันเมื่อรูขุมขนปิด เมื่อรูเปิดออก พวกมันจะส่งไอออนกลับไปยังเซลล์ป้องกัน “ซีเรียลของเราใช้เซลล์ย่อยเป็นแหล่งกักเก็บประจุแบบไดนามิกสำหรับไอออนที่ทำงานในลักษณะออสโมติก บริการขนถ่ายไอออนระหว่างเซลล์ป้องกันและเซลล์ย่อยช่วยให้โรงงานควบคุมรูขุมขนได้อย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็วเป็นพิเศษ” Dietmar Geiger อธิบาย

ระบบการวัดสองแบบเพื่อการต้านทานความแห้งแล้งที่มากขึ้น

มีกลไกที่สองที่ทำให้หญ้ามีความทนทานต่อสภาพแห้ง เมื่อขาดแคลนน้ำ พืชจะสร้างฮอร์โมนความเครียด ABA (กรดแอบซิซิก) ภายในเซลล์ป้องกัน จะเปิดใช้งานช่องไอออนของตระกูล SLAC1 ดังนั้นจึงเป็นการเริ่มต้นการปิดปากใบเพื่อป้องกันไม่ให้พืชเหี่ยวเฉาภายในไม่กี่นาที

“น่าสนใจ เราพบว่าต้องมีไนเตรตในข้าวบาร์เลย์และธัญพืชอื่นๆ นอกเหนือจาก ABA เพื่อให้สามารถปิดรูพรุนได้” Peter Ache กล่าว ความเข้มข้นของไนเตรตทำให้ข้าวบาร์เลย์สามารถวัดรูปร่างของการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ หากทำงานได้อย่างราบรื่น ระดับไนเตรตจะต่ำ

ข้าวบาร์เลย์จึงอาศัยระบบการวัดสองระบบ: ใช้ ABA เพื่อลงทะเบียนความพร้อมของน้ำและไนเตรตเพื่อประเมินประสิทธิภาพการสังเคราะห์ด้วยแสง “การรวมทั้งสองนี้เข้าด้วยกัน ทำให้ข้าวบาร์เลย์สามารถต่อรองได้ดีกว่าพืชชนิดอื่นๆ ระหว่าง ‘การตายจากความหิวโหย’ และ ‘การกระหายน้ำ’ เมื่อต้องเผชิญกับการขาดแคลนน้ำ” Rainer Hedrich อธิบาย

การทดสอบเซ็นเซอร์ไนเตรตในพืชชนิดอื่น

กลไกใดที่รับผิดชอบต่อความแตกต่างในการควบคุมปากใบในระดับโมเลกุล เพื่อตอบคำถามนี้ นักวิจัยได้วิเคราะห์ช่อง SLAC1 ของพืชสมุนไพรต่างๆ เมื่อเทียบกับหญ้า สิ่งนี้ทำให้พวกเขาสามารถระบุ “เซ็นเซอร์ไนเตรต” ของหญ้าได้: ประกอบด้วยแม่ลายของกรดอะมิโนสองชนิดซึ่งเกิดขึ้นครั้งแรกในตะไคร่น้ำระหว่างวิวัฒนาการ และได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมในภายหลังเพื่อให้เซลล์ป้องกันมีคุณสมบัติเฉพาะตัว

ในขั้นตอนต่อไป ทีมนักวิจัยต้องการตรวจสอบว่าพืชผลทางการเกษตรที่เป็นไม้ล้มลุกจะได้รับประโยชน์จากการมีเซ็นเซอร์ไนเตรตหรือไม่ เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้ นักวิทยาศาสตร์ต้องการติดตั้งพืชอาราบิดอปซิสที่ไม่มีช่อง SLAC1 กับช่อง SLAC1 ของข้าวบาร์เลย์ “ถ้าขั้นตอนนี้เพิ่มความทนทานต่อความเครียด เราอาจพิจารณาเพาะพันธุ์มันฝรั่ง มะเขือเทศ หรือเรพซีดที่เหมาะสมที่สุด” เฮดริชกล่าว

ทุนในโปรแกรม BayKlimaFit

กิจกรรมการวิจัยได้ดำเนินการภายในขอบเขตของกลุ่ม Bavarian BayKlimaFit เป้าหมายของมันคือการหากลยุทธ์ที่จะทำให้พืชอาหารเหมาะสมกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ สมาคมได้รับเงินทุนจากกระทรวงสิ่งแวดล้อมและการคุ้มครองผู้บริโภคแห่งรัฐบาวาเรีย

ที่มา: Universität Würzburg เซ็กซี่บาคาร่า