A HUN-REN Energiatudományi Kutatóközpont, Energia- és Környezetbiztonsági Intézet (HUN-REN EK EKBI) az Eötvös Loránd Tudományegyetemmel és az Oak Ridge Nemzeti Laboratóriummal (ORNL, USA, Tenessee) különböző fotoszintetikus szervezetek szárazsághoz való alkalmazkodását vizsgálja.
Ennek során felfedezték, hogy a lándzsadísz nevű dísznövény különböző szabályozó mechanizmusoknak (például a levelek összepöndörödésének és a vízraktározásért felelős sejtrétegeinek) köszönhetően képes a fotoszintetikus apparátusának szerkezetét és működését szinte változatlanul megőrizni, még 45 napos vízhiányos időszak során is.
A növényeknek a szárazságstresszel kapcsolatos megküzdési stratégiáinak a részletesebb feltérképezése és megértése hosszú távon hozzájárulhat a szárazságot jobban tűrő haszonnövények nemesítési folyamatához, ezáltal a globális élelmiszerellátás biztonságát is erősíthetjük a klímaváltozás hatásainak enyhítése érdekében.
Ebben a kutatásban világelsőként követték nyomon élő cserepes növény fotoszintetikus membránjainak ultrastrukturális változásait 45 napos vízmentes időszak után, majd az ezt követő újralocsolás során, mindezt mindenféle előkezelés és beavatkozás nélkül. Ez rendkívül fontos, mivel a hagyományos szerkezetvizsgálati technikák általában invazív mintavételt igényelnek a mérés előtt, így kizárják az ismételt méréseket ugyanazon a mintán. Továbbá, ezek a módszerek általában folyadékok használatát is megkövetelik a minták előkészítése során, ami megváltoztathatja a szárazságstressz hatásait. Emiatt nem kizárható, hogy mintaelőkészítéssel kapcsolatos műtermékeknek köszönhető az, hogy a korábbi kutatások ellentmondásos eredményekhez vezettek. Ezeket az egyedülálló, nem-invazív vizsgálatokat a HUN-REN Energiatudományi Kutatóközpontban található kisszögű neutronszórás (SANS) vizsgáló berendezésen kezdték el és fejlesztették, majd az Oak Ridge-i Nemzeti Laboratóriumban (ORNL) folytatták, ahol sikerült tovább javítaniuk a mérési pontosságot és az időbeli felbontást.
A vizsgálatok kimutatták, hogy a hosszú vízhiányos időszak alatt a membránok ismétlődési távolsága mindössze 1 nm-rel csökkent. A fotoszintetikus membránok szerkezeti helyreállása a 40-42 napos vízmegvonás után már 18 órával megtörtént, míg a funkcionális és biokémiai helyreállás hosszabb időszakot igényelt, körülbelül három hét alatt fejeződött be. A levelekben a bőrszövet alatt egy speciális sejtréteg található, amely valószínűleg szerepet játszik a víz tárolásában, és fontos szerepet játszik a szárazságstressz alatti túlélésben. A kutatás során alkalmazott két fő szerkezetvizsgálati módszer – a nem-invazív, kisszögű neutronszórás és az invazív transzmissziós elektronmikroszkópos vizsgálatok – kiválóan kiegészítik és megerősítik egymást, és különösen hasznosak a szárazságstresszel kapcsolatos kutatásokban. Előbbi egyedülálló betekintést enged in vivo az ultraszerkezeti változásokba, utóbbi pedig a többi sejtalkotóról is részletes információt szolgáltat.
A National Geographic hasábjain és az ORNL hírei között is megjelent egy-egy interjú a mérésben résztvevőkkel, ahol további részletek találhatóak a kutatásról.
https://ng.24.hu/tudomany/2025/02/08/ellenallo-szobanovenyek-landzsadisz/
https://www.ornl.gov/news/neutrons-ornl-offer-insight-plants-drought-resilience
A kutatás a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal OTKA FK 124748 és OTKA PD 138540 pályázatai, valamint a Kulturális és Innovációs Minisztérium ÚNKP-23-5 kódszámú Új Nemzeti Kiválóság Programjának a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Alapból finanszírozott szakmai támogatása keretén belül készültek.
Az ORNL által készített rövid összefoglaló videó
(forrás: https://www.ornl.gov/news/neutrons-ornl-offer-insight-plants-drought-resilience)
Szárazságstresszelt, bepöndörödött levelű (baloldalt) és kontroll (jobboldalt) lándzsadísz növények levelei a neutron nyalábba helyezve a Budapest Neutron Centrumban, HUN-REN EK
(forrás: ELTE, Biológiai Intézet)
