الطماطم تتمتع بحيلة جزيئية للبقاء على قيد الحياة في درجات الحرارة الشديدة

الأيام الحارة والسلطات الباردة وشرائح الطماطم المنعشة – يبدو الأمر وكأنه صيف، أليس كذلك؟ ولكن هل تساءلت يومًا – كيف تتحمل الطماطم الحرارة الشديدة؟

تحت أشعة الشمس الحارقة، ومع ارتفاع درجات الحرارة، تظل بعض أنواع الطماطم مزدهرة، وقد قرر فريق من علماء الأحياء في جامعة براون التحقيق في الأمر.

الطماطم تقاوم الحرارة

أراد الخبراء تحديد مرحلة معينة من دورة النمو عندما تنحني الطماطم تحت تأثير الحرارة، بالإضافة إلى الآليات الجزيئية التي تحميها.

وقد تشكل هذه النتائج مفتاحاً حاسماً لحماية إمداداتنا الغذائية في عصر تغير المناخ، والواقع أن الإنتاجية الزراعية أصبحت بالفعل على حافة الهاوية.

قد تؤدي درجات الحرارة المتزايدة إلى خفض إنتاج المحاصيل بنسبة تصل إلى 16% مع كل درجة مئوية إضافية من الاحتباس الحراري الموسمي.

دروس من التطور

سوريل في. ييمجا أوونكاب، المؤلف المشارك في الدراسة، هو باحث مشارك في علم الأحياء الجزيئي وعلم الأحياء الخلوية والكيمياء الحيوية في جامعة براون.

وأشار أوونكاب إلى أن العلماء أخذوا بعض الدروس من التطور لتجربة أفضل السبل لتسريع عملية التكيف لأصناف نباتات الطماطم.

وبحسب الباحثين، فإن الانتظار لفترة طويلة حتى تتمكن عملية التطور من استبعاد أصناف الطماطم المعرضة للخطر مثل هاينز لصالح تلك التي يمكنها تحمل الحرارة الشديدة قد يستغرق وقتا طويلا – وهي العملية التي قد تعرض للخطر أيضا الصفات التي تجعل المحاصيل المعرضة للخطر مرغوبة تجاريا.

جعل الطماطم أكثر تحملا للحرارة

أوضح أوونكاب “نحن نحاول معرفة كيفية تنظيم درجة الحرارة على المستوى الجزيئي والخلوي، وتحديد ما نحتاج إلى تحسينه وأين نحتاج إلى تحسين حتى نتمكن من استهداف تلك العناصر في أصناف النباتات التجارية والحفاظ على كل شيء عنها باستثناء هذا الجانب الذي يجعلها عرضة للحرارة الشديدة، بمرور الوقت، يمكنك البدء في تجميع آليات مقاومة مختلفة مع استمرار تغير ظروف النمو.”

وأشار مارك جونسون، أستاذ علم الأحياء في جامعة براون، إلى أن القدرة على تحمل درجات الحرارة القصوى، أو قدرة النبات على تحمل درجات الحرارة القصوى، قد تكون وسيلة واعدة لمواجهة تغير المناخ.

وأضاف “تخيل لو كان بإمكانك جعل طماطم هاينز أكثر قدرة على مقاومة الضغوط المرتبطة بدرجات الحرارة دون التأثير على مذاقها أو الطريقة التي يتذوق بها الناس الطماطم،” قال جونسون. “سيكون هذا ميزة كبيرة.”

الإجهاد الحراري وتكاثر النبات

لقد درس مختبر جونسون تكاثر النباتات لسنوات. ومع ذلك، ظلت هناك فجوة: لم تبحث أي دراسات ما يحدث بعد أن تهبط حبوب اللقاح على الوصمة خلال هذه المرحلة الحاسمة – وهي مفتاح لفهم كيفية بقاء الطماطم على قيد الحياة في ظل الظروف القاسية.

ولكن على الرغم من ذلك، قرر أوونكاب الغوص في هذه المنطقة غير المستكشفة من أجل مشروع أطروحته.

وركز على مرحلة نمو أنبوب حبوب اللقاح في دورة التكاثر النباتية، ودرس أنواعًا مختلفة من الطماطم المعروفة بقدرتها على النمو في مواسم النمو شديدة الحرارة.

بالتعاون مع علماء من جامعة أريزونا ، اكتشف الخبراء أن الإجهاد الحراري خلال هذه المرحلة فقط يحد من إنتاج الفاكهة والبذور بشكل أكبر في أصناف الطماطم الحساسة للحرارة مقارنة بأصناف الطماطم المتسامحة مع الحرارة.

ولكن ليس كل ما يقال سيئاً. فقد اكتشف أوونكاب أن صنف الطماطم من نوع تاماوليباس الذي يتحمل الحرارة أظهر نمواً استثنائياً في درجات الحرارة المرتفعة.

وساعد تحليله الجزيئي الفريق في الكشف عن الآليات التي تسمح لهذه الطماطم بالبقاء على قيد الحياة في ظل الحرارة الشديدة.

صنع الطماطم للتغلب على الحرارة

ركز الباحثون على الطماطم لأن الأصناف المختلفة قادرة على التكيف مع مجموعة من المناخات المتطرفة – مما يوفر أدلة على كيفية استجابة الأنواع بشكل مختلف للظروف البيئية.

تُعد الطماطم محصولًا تجاريًا قيمًا في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك بعض المناطق التي تعد من بين الأكثر عرضة لظروف الحرارة الشديدة.

وبعد تحديد الآليات الجزيئية المفيدة، فإن الخطوة التالية هي تحديد تقنيات محددة لتمكين الطماطم من النمو في مناخات متنوعة.

ومن بين الطرق الممكنة لتحقيق ذلك ابتكار جزيء قادر على إعداد حبوب اللقاح في النباتات لتحمل موجة الحر، كما أوضح جونسون.

-هل يمكن لعدد أكبر من الطماطم أن يبقى على قيد الحياة؟

وقال جونسون: “عندما أظهرت توقعات الطقس ارتفاع درجات الحرارة لمدة أسبوعين خلال مرحلة نمو أنبوب حبوب اللقاح، كان المزارع يطبق منتجًا على النباتات من شأنه أن يغير التعبير الجيني بحيث تصبح حبوب اللقاح مقاومة للحرارة”.

ورغم أن هذا المستوى من التلاعب لا يزال مجرد رؤية وليس حقيقة بعد، إلا أن الخبراء قالوا إن هذا المجال من البحث ناضج للاستكشاف.

المصدر : المستقبل الاخضر