Klimatske promjene nisu samo nešto o čemu možemo slušati na televiziji ili čitati u novinama, već su promjene koje sve više utječu na naše živote. I biljke su često na udaru vrlo nepovoljnih vremenskih prilika koje su izazvane klimatskim promjenama kao što su suša, povećani salinitet tla, visoke temperature ili iznenadne poplave. Procjenjuje se da su značajni gubici u poljoprivrednoj proizvodnji, čak više od pedeset posto, uzrokovani upravo tim čimbenicima, odnosno tzv. abiotskim stresom, čime je ugrožena sigurnost i proizvodnja hrane diljem svijeta.

Više od šest posto ukupne površine zemlje ''pati'' od povećanog saliniteta, 64 posto od suše, 13 posto od poplava i oko 57 posto od ekstremnih temperatura. Stoga su istraživanja utjecaja nepovoljnih klimatskih uvjeta na rast i razvoj biljaka trenutačno vruća tema u području biljne biologije te se znanstvenici raznih profila, od biokemičara, molekularnih biologa, genetičara, agronoma, do biljnih fiziologa bave istraživanjima mehanizama prilagodbe biljaka na abiotski stres.

Ruđerovke iz Laboratorija za kemijsku biologiju Zavoda za molekularnu biologiju, u suradnji s kolegama s PMF-a Zagreb, Sveučilišta J. J. Strosmayer u Osijeku, Instituta za jadranske kulture i melioraciju krša u Splitu, Palacky University Olomouc (Republika Češka) te Washington State University (SAD), proučavajući mehanizme tolerancije biljaka na abiotski stres, došle su do zanimljivih rezultata koji su objavljeni tijekom 2019. godine, i to u dva članka u prestižnom znanstvenom časopisu Frontiers in Plant Science (IF 4.106), koji spada u deset posto časopisa u području znanosti o biljkama (WOS).

Povrh toga, ista je grupa ove godine objavila i revijalni članak u časopisu Critical Reviews in Food Science and Nutrition (IF 6.704), koji spada u deset posto časopisa u području znanosti i tehnologiji hrane, a prvi put donosi pregled znanstvene literature vezane za prisutnost fitokemikalija s pozitivnim učincima na ljudsko zdravlje u raštici, sve popularnijoj vrsti kupusnjača na tržištu i u ljudskoj prehrani.

Znanstvenice s IRB-a koje su radile na istraživanju (Foto: IRB)

ŠTO TO ČINI RAŠTIKU TOLERANTNIJOM NA SOLNI STRES U ODNOSU NA OSTALE KUPUSNJAČE?

Prvi u uspješnom serijalu objavljenih članaka jest rad objavljen u časopisu Frontiers in Plant Science, na kojem je prva autorica dr. sc. Iva Pavlović. Primjenom interdisciplinarnog metodološkog pristupa i komparativne analize triju vrsta kupusnjača: kineskog kupusa, bijelog kupusa i raštike (kelj), znanstvenici su došli do spoznaja o razini tolerancije ispitanih kupusnjača te mehanizmima tolerancije na solni stres. Na osnovu biokemijskih i fizioloških parametara zaključeno je da je raštika, koja je najbliža divljim vrstama roda Brassica, a tradicionalno se uzgaja u Dalmaciji i otocima, najtolerantnija vrsta. Slijede bijeli kupus te kineski kupus kao najosjetljivija vrsta na solni stres u ovim istraživanjima.

Biljni hormoni su bioaktivne molekule koje reguliraju biljni rast i razvitak, ali i odgovore biljaka na vanjske stresne čimbenike. Pokazano je da je tolerancija kod kupusnjača regulirana međusobnim interakcijama i složenim međudjelovanjem biljnih hormona. Tolerancija na solni stres kod kupusnjača pozitivno je korelirana s razinama hormona stresa apscizinskom kiselinom (ABA) te negativno s razinama jasmonata što regulira fotosintezu, rast korijena i odlaže starenje biljaka koje izaziva sol kao stresor. Konačno, poboljšana tolerancija na salinitet u odabranim kapusnjačama povezana je s odgovarajućim omjerima brasinosteroida, koji također djeluju na rast korijena i proces fotosinteze.

RAŠTIKA KAO SUPERHRANA

Biljne molekule tzv. fitokemikalije koje biljka koristi kako bi se branila od stresa, pokazale su mnoge pozitivne učinke na ljudsko zdravlje te se zbog prisutnosti istih mnoge biljke već stoljećima koriste u tradicionalnoj medicini, pa tako i biljke iz porodice kupusnjača.

U posljednjih nekoliko godina veliku popularnost su stekle biljke vrste Brassica oleracea var. acephala, lisnati kelj i raštika, za koje se u popularnoj kulturi često ističe da su „super hrana“ te njihova proizvodnja i prodaja raste svake godine.

U objavljenom preglednom radu na kojem je prvi autor dr. sc. Dunja ŠamecKale (Brassica oleracea var. acephala) as a superfood: Review of the scientific evidence behind the statement znanstvenici donose kompletan pregled dosadašnje literature o prisutnosti fitokemikalija u raštici te prvi put pokazuju da povećana proizvodnja tih biljaka nije povezana s njihovom superiornošću u smislu prisutnosti ''zdravih'' fitokemikalija u odnosu na ostale kupusnjače već te vrste grupe acephala bolje podnose klimatske promjene te se njihova proizvodnja potiče, između ostalog i jakim PR kampanjama dajući im epitet ''superhrana''. Ovaj primjer jasno ilustrira činjenicu da će klimatske promjene u budućnosti snažno utjecati na dostupnost, a samim time i raznolikost hrane koju konzumiramo.

Laboratorijske posudice s biljnim materijalom (Foto: IRB)

ŠTO MOŽEMO NAUČITI OD BILJAKA - ''ŽIVIH FOSILA'' KAO ŠTO JE METLIČASTA PAPRAT?

U objašnjavanju mehanizama kojima biljke odgovaraju na stres znanstvenici izazivaj stres te prate kako biljka reagira, ili proučavaju biljke za koje znaju da prirodno dobro podnose stres.

Jedna od takvih je i metličasta paprat (Psilotum nudum), koja je tzv. živi fosil. To je biljka koja je prisutna na zemlji milijunima godina zahvaljujući svojoj dobroj prilagodbi na različite klimatske uvijete.

U objavljenom radu Assessing Chemical Diversity in Psilotum nudum (L.) Beauv., a Pantropical Whisk Fern That Has Lost Many of Its Fern-Like Characters, na kojem je prvi autor dr. sc. Dunja Šamec, znanstvenici su pomoću najsuvremnijih metoda biljne metabolomike prvi put opisali sadržaj fitokemikalija u toj biljci, za koje se smatra da pridonose dobroj prilagodbi na različite nepovoljne vremenske uvijete.

Između ostalog, u sklopu ovog rada razvijena je nova metoda uz pomoć MALDI Imaginga, koja osim što daje podatke o prisutnosti fitokemikalija u tkivu pokazuje i njihovu lokalizaciju i distribuciju u tkivu.

Rad je izrađen u suradnji s kolegama iz SAD-a, a navedenu metodu za biljna tkiva koristi tek nekoliko laboratorija u svijetu.

U sklopu Laboratorija za kemijsku biologiju postoje znanja i ljudski kapaciteti za provedbu takvih istraživanja gdje se unatrag nekoliko godina oprema metabolomički laboratorij koji ima svoje specifične zahtjeve što se tiče prostora i opreme. U sklopu budućih projekata planirana je nabavka opreme za MALDI Imaging koja bi Institut Ruđer Bošković stavila uz bok najboljih svjetskih institucija gdje se provode takva istraživanja, istaknula je voditeljica Laboratorija za kemijsku biologiju dr. sc. Branka Salopek Sondi.

Još brže do najnovijih tech inovacija. Preuzmi novu DNEVNIK.hr aplikaciju