Z naraščajočim svetovnim prebivalstvom raste tudi povpraševanje po hrani. Spreminjajoči se okoljski pogoji povzročajo letne izgube, ki pri posamezni poljščini znašajo več milijard evrov. Da bi zagotovili prehransko varnost, je treba poljščine prilagoditi prihodnosti glede na pridelek in kakovost.

Za preučevanje kompromisov med rastjo in obrambo v kontekstu metabolizma pri poljščinah so znanstveniki z Nacionalnega inštituta za biologijo v Ljubljani, Univerze v Potsdamu in Inštituta Max Planck za molekularno fiziologijo rastlin razvili genomski model presnove krompirja – potato-GEM. Prva tovrstna obsežna rekonstrukcija presnove predstavlja dragocen vir za vzgojo rastlinskih sort z izboljšano odpornostjo na stres in visokimi pridelki v prihodnosti.

Krompir je ena najpomembnejših poljščin na svetu. Virusne okužbe in napadi rastlinojedcev, vključno s koloradskim hroščem, lahko povzročijo letne izgube do 80 odstotkov pridelka. Rastline, ki jih napadejo ti biotski stresorji, upočasnijo rast, da ohranijo molekularne vire, vključno s proizvodnjo signalnih in obrambnih spojin. Po drugi strani pa je hitra rast rastlin pogosto povezana s povečano dovzetnostjo za škodljivce in patogene, saj rast prevlada nad obrambo. Ekipa je ta kompromis med rastjo in obrambo raziskovala z uporabo modelskih pristopov, ki temeljijo na genomskih modelih presnove (GEM) krompirja. Njihove ugotovitve so bile objavljene v reviji Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.

»Obsežna rekonstrukcija presnove potato-GEM zajema celoten znani sekundarni metabolizem te pomembne poljščine,« poroča doc. dr. Jan Zrimec, raziskovalec na Oddelku za biotehnologijo in sistemsko biologijo Nacionalnega instituta za biologijo. Matematični model omogoča obsežno analizo medsebojnega delovanja med procesi rasti in obrambe ter predstavlja odlično platformo za nadaljnji razvoj in uporabo. »Razumevanje molekularnih mehanizmov odziva rastlin na stres lahko izboljša strategije žlahtnjenja in nam pomaga oblikovati sorte poljščin z večjo odpornostjo na stres, večjim pridelkom in boljšo kakovostjo,« povzame prof. dr. Kristina Gruden, vodja raziskovalne skupine na oddelku.


Slika: Za krompir kot pomembno poljščino je bil razvit genomski model presnove.
Levo: zdrava rastlina, Desno: okužena rastlina krompirja. Foto: Katja Stare in Sara Fišer.

Povezava do objave:

• Zrimec et al. 2025, Evaluating plant growth-defence trade-offs by modelling the interaction between primary and secondary metabolism,
  PNAS: www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2502160122