Kitajska raziskovalna skupina je odkrila nov gen, ključen za odpornost lucerne proti aluminiju. Kisla tla, pogosta v tropskih predelih, povečajo dostopnost tega toksičnega elementa rastlinam. Antropogeno zakisanje zemlje je lahko posledica nepravilnega gnojenja. Kot pritrjeni organizmi se rastline okoljskim stresorjem ne morejo izogniti, zato so tekom evolucije razvile najrazličnejše mehanizme prilagajanja. V genetski zakladnici rastlin neprenehano odkrivamo gene, ki omogočajo mehanizme zaščite proti širokemu spektru okoljskim stresorjem. V nedavni raziskavi, objavljeni v reviji Plant Cell Reports, se je kitajska raziskovalna skupina spoprijela s prilagajanjem lucerne na povišane koncentracije aluminija v tleh.

Aluminijevi ioni so v kislih tleh dostopni za privzem v rastlino skozi koreninski sistem. V zadostnih koncetracijah lahko zavirajo rast korenin, znižanjo fotosintetsko aktivnost in povečajo oksidativni stres. V boj proti aluminijevim ionom rastline stopajo z najrazličnejšimi prijemi. Rastline iz koreninskih vršičkov v prst izločajo organske kisline, ki aluminijeve ione vežejo že v medceličnini in jim tako preprečijo vstop v rastlino. Ione, ki kljub temu vstopijo v celice, inaktivirajo s pomočjo organskih kislin.

Lucerna spada med stročnice. Uporablja se kot krmna rastlina in za zeleno gnojenje. V sklopu študije so znanstvenice in znanstveniki zbrali štiriindevetdeset unikatnih semenskih tipov lucerne s celotnega sveta. Te so uporabili za določanje tolerantnih tipov lucerne na izpostavitev aluminiju. Šest tednov stare lucerne so prenesli v rastno gojišče s toksično koncentracijo aluminijevih ionov. Po sedmih dneh so izmerili dolžino korenin. Vsem semenskim tipom so določili sekvenco DNK. Na podlagi sekvenc in razlik v dolžini korenin je raziskovalna skupina lahko izvedla genomsko asociacijsko študijo (GWAS). Tako so odkrili novo regijo v genomu, ki rastlinam omogoča boljšo rast tudi v prisotnosti aluminija. Odkrit gen so poimenovali DUF3700.

Raziskovalci in raziskovalke so preverili, ali ima odkriti gen vlogo pri toleranci proti ostalim toksičnim kovinam. Lucerno so izpostavili višjim koncentracijam kadmija, bakra in litija. V vseh tretmajih so raziskovalci in raziskovalke določili povišano izražanje gena DUF3700. Odkriti gen  torej ni specifičen le za stres, povezan s povišano vsebnostjo aluminija.

Raziskovalke in raziskovalci so za potrditev pozitivnega vpliva gena DUF3700 na odpornost proti aluminiju pripravili gensko spremenjeno lucerno z ojačanim izražanjem preiskovanega gena. V kontrolnih pogojih gensko spremenjene rastline niso izkazale razlik v razvoju korenin in listov. Ob povišani vsebnosti aluminija v rastnem mediju so lucerne z ojačanim izražanjem gena v primerjavi z nespremenjeno lucerno bolje razvile nadzemni del, zavrta pa je bila rast korenin.

Raziskovalna skupina predvideva, da gen DUF3700 sodeluje pri tvorbi organskih kislin v koreninah. Na ta način lucerna prepreči prenos aluminija v nadzemne dele in omeji škodo, povezano z višjo koncentracijo aluminija.

Lucerno bi gensko transformiral vajenec Sergej.