سلام نو-فاطمه عرب‌زاده: متأسفانه تغییرات آب و هوایی گیاهان را در برابر بیماری‌ها آسیب‌پذیرتر می‌کند. اما تحقیقات جدید می‌تواند به آن‌ها کمک کند تا با این آسیبها مبارزه کنند.
محققان تلاش میکنند برای سالم نگه‌داشتن موادغذایی در دنیای گرم‌تر، ایمنی گیاه را در برابر گرما تقویت کنند. هجوم موج گرما فقط به مردم آسیب نمی‌رساند، گیاهانی که ما برای غذا به آن‌ها وابسته هستیم نیز آسیب می‌بینند. این به این دلیل است که وقتی دما خیلی بالا می‌رود، برخی از دفاع‌های گیاهی به‌خوبی کار نمی‌کنند و آن‌ها را بیشتر در معرض حملات پاتوژن‌ها و آفات حشرات قرار می‌دهند.
اکنون دانشمندان پروتئین خاصی را در سلول‌های گیاهی شناسایی کرده‌اند که توضیح می‌دهد چرا با افزایش جیوه، ایمنی ضعیف می‌شود. آن‌ها همچنین راهی برای معکوس کردن از دست دادن و تقویت سیستم دفاعی گیاه در برابر گرما پیدا کرده‌اند.
این یافته‌ها در یک گیاه دوکی با گل‌های سفید یافت شد که ˮموش آزمایشگاهی“ تحقیقات گیاهی است. شنگ یانگ هی، زیست‌شناس دانشگاه دوک و نویسنده مسئول، گفت: اگر نتایج مشابه در محصولات گیاهی دیگر نیز وجود داشته باشد، خبر خوشایندی برای تأمین امنیت غذایی در جهان در حال گرم شدن خواهد بود.
دانشمندان دهه‌هاست که می‌دانند دمای بیش‌ازحد، توانایی گیاه را برای ساختن هورمون دفاعی به نام اسید سالیسیلیک سرکوب می‌کند. این هورمون سیستم ایمنی گیاه را تحریک می‌کند و مهاجمان را قبل از اینکه آسیب زیادی به گیاه وارد کنند متوقف می‌کند. اما اساس مولکولی این فروپاشی ایمنی، به‌خوبی درک نشده بود.
در اواسط دهه ۲۰۱۰، دانشمندان دریافتند که حتی امواج گرمای مختصر نیز می‌تواند تأثیر چشمگیری بر دفاع هورمونی در گیاهان آرابیدوپسیس داشته باشد و آن‌ها را مستعد ابتلا به یک باکتری خاص کند. به‌طورمعمول هنگامی‌که این پاتوژن حمله می‌کند، سطح اسید سالیسیلیک در برگ‌های گیاه ۷ برابر می‌شود تا از گسترش باکتری‌ها جلوگیری کند. اما هنگامی‌که دما فقط برای دو روز به بالای ۸۶ درجه می‌رسد،گیاهان دیگر نمی‌توانند هورمون دفاعی کافی برای جلوگیری از ابتلا به عفونت تولید کنند.
گیاهان در دماهای گرم بسیار بیشتر دچار عفونت می‌شوند، زیرا سطح ایمنی پایه آن‌ها پایین میآید. بنابراین می‌خواهیم بدانیم گیاهان چگونه گرما را احساس میکنند؟ و آیا واقعا می‌توانیم آن را برطرف کنیم تا گیاهان در برابر گرما مقاوم شوند؟
محققان دریافتند مولکول‌هایی در سلول‌های گیاهی به نام فیتوکروم‌ها به‌عنوان دماسنج داخلی عمل میکنند و به گیاهان کمک میکنند دمای گرم‌تر را در بهار حس کنند و رشد و گلدهی را فعال کنند.
بنابراین آیا همین مولکول‌های حسگر گرما می‌توانند سیستم ایمنی را در زمان گرم شدن از بین ببرند و کلید بازگرداندن آن باشند؟
برای یافتن این موضوع، محققان گیاهان معمولی و گیاهان جهش‌یافته را که فیتوکروم‌های آن‌ها بدون توجه به دما همیشه فعال بودند، گرفتند، آن‌ها را با یک نوع باکتری خاص آلوده کردند و آن‌ها را در دمای ۷۳ و ۸۲ درجه رشد دادند تا ببینند چگونه عمل میکنند. اما جهش‌یافته‌های فیتوکروم دقیقا مانند گیاهان عادی عمل می‌کردند: زمانی که دما برای دفع عفونت‌ها بالا می‌رفت، هنوز نمی‌توانستند اسید سالیسیلیک کافی بسازند.
این تیم دریافتند که درجه حرارت بالا فقط به دفاع از اسید سالیسیلیک در گیاهان آرابیدوپسیس آسیب نمی‌رساند، بلکه تأثیر مشابهی بر گیاهان زراعی مانند گوجه‌فرنگی، کلزا و برنج داشت.
محققان با تغییر فعالیت‌های ژنی گیاهان به نتایج خوبی در بالا بردن تحمل گرما در گیاهان دست یافتند. آزمایش‌های بعدی برای بازگرداندن فعالیت ژن در کلزا تاکنون نتایج امیدوارکننده‌ای را نشان داده‌اند. محققان توانستند با دستکاری ژنی، سیستم ایمنی کل گیاه را در دماهای گرم قوی‌تر کنند. اگر این موضوع برای گیاهان زراعی نیز صادق باشد، واقعا مشکل بزرگی حل می‌شود زیرا در این صورت ما یک سلاح بسیار قدرتمند داریم.
این کار یک تلاش مشترک بین تیم دانشگاه ییل، دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و دانشگاه کشاورزی تائو چن هواژونگ در چین بود. یک درخواست ثبت اختراع برای این اثر ثبت شده است.
نظر شما