الطماطم تستخدم جذورها لتقنين المياه أثناء الجفاف.. محاولة جعل الطماطم أكثر قدرة على تحمل نقص المياه

في عالم أصبح فيه المناخ لا يمكن التنبؤ به على نحو متزايد، يصبح فهم كيفية تكيف النباتات وبقائها على قيد الحياة أمرًا بالغ الأهمية.

تلقي دراسة جديدة من جامعة كاليفورنيا في ديفيس الضوء على كيفية استخدام نباتات الطماطم لجذورها في تقنين المياه أثناء ظروف الجفاف، مما يمثل تقدما كبيرا في البحوث الزراعية واستراتيجيات مرونة المحاصيل المحتملة.

محور الدراسة

ومن الأمور المركزية في هذا الاكتشاف مادة تسمى السوبرين، وهي بوليمر طارد للماء، يلعب سوبرين دورًا حاسمًا في كيفية إدارة النباتات لموارد المياه تحت الضغط.

عادة، أثناء الجفاف، تنتج جذور النباتات مادة السوبرين لمنع الماء من التدفق لأعلى نحو الأوراق، تعتبر هذه الآلية حيوية لأن الماء الذي يصل إلى الأوراق سوف يتبخر بسرعة، وبمقارنة ذلك بصنبور مفتوح، بدون السوبرين، ستعاني النباتات من فقدان كبير للمياه.

التكيف الفريد

في حين أن السوبرين ليس جديدا على علماء النبات، فإن إنتاجه في نباتات الطماطم يمثل حالة فريدة من نوعها، في معظم النباتات، يتم إنتاج السوبرين بواسطة خلايا الأديم الباطن داخل الأوعية الداخلية للجذر.

ومع ذلك، في نباتات الطماطم، وجد الباحثون أن السوبرين يتم إنتاجه في خلايا الجلد الخارجية، الموجودة أسفل جلد الجذر مباشرة، ولم يكن هذا التمييز مفهوما جيدا في السابق.

دور السوبرين الخارجي

يسلط البحث الضوء على دور السوبرين الخارجي في نباتات الطماطم، بقيادة سيوبهان برادي، الأستاذ في قسم بيولوجيا النبات ومركز الجينوم بجامعة كاليفورنيا في ديفيس، وباحث ما بعد الدكتوراه أليكس كانتو باستور، أثبت الفريق أن السوبرين الخارجي يؤدي وظيفة مماثلة للسوبرين الباطني.

وكشفت الدراسة، التي تم نشرها في مجلة Nature Plants ، أنه بدون هذه الطبقة الواقية، تظهر نباتات الطماطم انخفاضًا في قدرتها على مقاومة الإجهاد المائي.

قالت البروفيسور برادي: “يضيف هذا مادة السوبرين الخارجية إلى مجموعة أدواتنا من الطرق لمساعدة النباتات على البقاء لفترة أطول والتعامل مع الجفاف” ، “يشبه الأمر تقريبًا أحجية الصور المقطوعة – إذا تمكنت من معرفة الخلايا التي تحتوي على تعديلات تحمي النبات أثناء الظروف البيئية الصعبة، فيمكنك البدء في طرح أسئلة مثل، إذا قمت ببناء تلك الدفاعات واحدة تلو الأخرى، فهل يجعل النبات أقوى؟”

كيف تم إجراء البحث

بدأ الفريق بتحديد الجينات النشطة في خلايا الجلد الخارجية الجذرية لنباتات الطماطم، بعد ذلك، تم استخدام تحرير الجينات لإنشاء سلالات متحولة تفتقر إلى جينات معينة يعتقد أنها تشارك في إنتاج السوبرين، وأدى ذلك إلى تحديد سبعة جينات أساسية لترسب السوبرين.

مع التركيز على اثنين من الجينات، SIASFT وSlMYB92، أجرى الباحثون تجارب الجفاف، هذه الجينات، أحدهما إنزيم والآخر عامل نسخ، تلعب دورًا حاسمًا في إنتاج السوبرين.

أظهرت النباتات الطافرة، التي تعاني من نقص الجينات اللازمة لإنتاج السوبرين، زيادة في الذبول والإجهاد في ظل ظروف الجفاف مقارنة بالنباتات العادية المروية جيدًا.

وقالت برادي: “في كلتا الحالتين حيث يكون لديك طفرات في تلك الجينات، تكون النباتات أكثر إجهادًا ولا تكون قادرة على الاستجابة لظروف الجفاف”.

الاتجاهات المستقبلية

بعد التأكد من فعالية السوبرين في بيئة خاضعة للرقابة، فإن الخطوة التالية تتضمن إجراء اختبار ميداني، تهدف البروفيسور برادي وفريقها إلى تطبيق هذه المعرفة لتحسين قدرة الطماطم على تحمل الجفاف، وهي خطوة يمكن أن تحدث ثورة في الممارسات الزراعية.

وقالت: “لقد عملنا على أخذ هذه النتيجة ووضعها في الحقل لمحاولة جعل الطماطم أكثر قدرة على تحمل الجفاف”.