زمانیکه گیاه به نوعی آسیب می بیند، راه های زیادی برای تثبیت یا محافظت از خود با استفاده از مواد شیمیایی موجود در بدن دارد. های فن تک شما را با این ترفند شیمیایی برای محافظت گیاهان آشنا می‌کند.
همانطور که بسیاری از باغبان‌های آماتور می‌توانند تأیید کنند، توانایی برخی گیاهان برای رشد مجدد بخش‌هایی از خودشان بسیار شگفت‌انگیز است. بریدن تکه ای از ساقه و قرار دادن آن در یک فنجان آب می تواند یک گیاه نوجوان ایجاد کند. اما در سطح میکروبیولوژیکی، گیاه شناسان دریافته اند که در پاسخ به این بریدگی ها، گیاهان بین دو واکنش بازسازی و یا دفاع را انتخاب می کنند. مطالعات جدید به این موضوع می پردازد که آیا گیاه می تواند به جای دفاع برای کمک به رشد سریع به سمت بازسازی سوق داده شود یا خیر.
وقتی گیاهی به نوعی آسیب می بیند، راه های زیادی برای تثبیت یا محافظت از خود با استفاده از مواد شیمیایی موجود در بدنش دارد. اما همانطور که نویسندگان مطالعه اشاره می کنند، این پاسخ معمولاً بین این دو مشاهده می شود. برای مثال، یک گیاه منفرد می تواند اندام شکسته خود را دوباره رشد دهد یا با تولید سمومی که حیوانات را از خود دور می کند، از خود محافظت کند.
محققان برای تشخیص اینکه آیا این دو واکنش پشت سر هم اتفاق می‌افتند یا اینکه دفاع همیشه قبل از رشد مجدد است، تلاش کردند تا بیولوژی گیاهی را طوری دستکاری کنند که در یک جهت حرکت کند. آنها سعی کردند با دستکاری در پاسخ های شیمیایی، مدت زمانی را که آرابیدوپسیس تالیانا(رَشادی گوش‌موشی ){ یک گیاه کوچک و بومی اروپا، آسیا و شمال غربی آفریقاست. این گیاه اولین گیاهی است که نقشه ژنی‌اش توالی‌یابی شد.} و ذرت روی بازسازی تمرکز می کنند، مشخص کنند.
به گفته استاد زیست شناسی در دانشگاه نیویورک کنت بیرنبام، کار با چند سوال اساسی آغاز شد.
چگونه یک گیاه متوجه می شود که آسیب دیده است؟ و چه مراحل اولیه یک آسیب را به بازسازی پیوند می دهد؟ برای مقابله با این پرس و جوها، تیم او بر روی DNA خود گیاه تمرکز کردند تا ببینند چگونه در چند ساعت اول پس از آسیب دیدگی تغییر می کند.
زیست شناسان با تمرکز بر دو لپه ای{دسته ای از گیاهان گلدار هستند که بذر آنها از دو لَپه(یکی از مهم‌ترین قسمت‌های رویان درون دانه یا بذر گیاه است که هنگام جوانه زدن دانه نخستین برگ‌های گیاه از آن به وجود می‌آیند) تشکیل شده‌است }، گونه ای گیاهی با دو ساقه مانند آرابیدوپسیس، و تک لپه ای که یک ساقه مانند ذرت دارند، توانستند نتایجی را برای دو نوع گیاه اصلی ارائه دهند. محققان با آرابیدوپسیس یا شاهی تال{ شاهی یا تره تیزک یا تره تندک یک نوع سبزی خوردن است که به صورت خام و گاهی پخته مصرف می‌شود} شروع کردند، که یک بازسازی کننده جامد و یک ابزار آزمایشگاهی محبوب برای میکروب شناسان است (این گیاه اولین گیاهی بود که کل ژنومش توالی یابی شد). لیون دی ویلدر، پروفسور بیوتکنولوژی گیاهی در دانشگاه گنت بلژیک ، می‌گوید: این گیاه همچنین دارای ریشه‌های نازک، شفاف و با فاصله است که تجزیه و تحلیل آسان‌تر را انجام می‌دهد. او می‌گوید بیرنبام دریافت که پروتئین‌های گیرنده گلوتامات{ گلوتامات یا اسید گلوتامیک یکی از فراوان‌ترین اسید آمینه های موجود در بدن انسان و فراوان‌ترین انتقال دهنده عصبی (پیامرسان های شیمیایی که به ارتباط سلول ها کمک می کنند) در مغز است. } گیاهان شروع به تقویت مکانیسم دفاعی خود کرده‌اند، تقریباً به‌طوری‌که انگار برای نبرد آماده می‌شوند.
این مولکول‌ها که مشابه گیرنده‌های گلوتامات موجود در مغز انسان هستند، آمینو اسیدها را برای متابولیسم{سوخت و ساز} و اهداف دیگر حس می‌کنند. آنها همچنین سیستم دفاعی یک نیروگاه را در هنگام زخمی شدن نیرو می‌دهند.
پروتئین‌های گیرنده‌مانند گلوتامات در گیاهان با ریختن کلسیم به سلول‌ها کار می‌کنند، محققان در ابتدا فکر می کردند که کلسیم به سلول ها سیگنال می دهد که بازسازی را شروع کنند، آنها دریافتند که در واقع به سلول ها می گوید که دفاع را افزایش دهند.
Birnabaum- بیرناباوم می گوید: « که آنها قبلاً فرض می کردند که هر دو پاسخ به طور جدایی ناپذیری به یکدیگر مرتبط هستند. اما با دستکاری گیرنده‌ها در این مطالعه، آنها دریافتند که گیاهان واقعاً می‌توانند واکنش‌های خود را از هم جدا کنند.»
برای آزمایش این موضوع، نویسندگان گیرنده‌ها را از طریق دو فرآیند مختلف فعال کردند. یک روش شامل استفاده از یک گیرنده دستکاری شده ژنتیکی بود که خوزه فیجو در دانشگاه مریلند روی آن کار می‌کرد. محققان پاسخ آسیب گیاهان معمولی را با نمونه‌هایی مقایسه کردند که چهار ژن پروتئینی گیرنده‌مانند گلوتامات آنها برای سرکوب واکنش آنها اصلاح شده بود. در نتیجه، گیاه "جهش یافته چهارگانه" افزایش بازسازی را نشان داد.
برنبام می‌گوید، اما کار با جهش‌های ژنتیکی ناشناخته‌های زیادی دارد. بنابراین برای تایید یافته های خود، این تیم از یک درمان شیمیایی اقتباس شده از تحقیقات عصبی زیستی انسانی برای مهار پاسخ گیرنده های گیاه استفاده کرد.
برنبام دریافت که با متوقف کردن شیمیایی گیرنده ها از ارسال کلسیم، آنها قادر به کاهش واکنش دفاعی و افزایش پاسخ بازسازی برای مدت کوتاهی هستند. ودر سراسر آرابیدوپسیس و ذرت، زمان باززایی دو برابر شد. موفقیت بازسازی با آزمایشاتی مانند توانایی رشد مجدد ریشه ها یا ساختار سلول بنیادی به نام کالوس اندازه گیری شد.
اما بزرگ‌ترین آزمایش این بود که ببینیم آیا مهار گیرنده‌ها هم روی تک لپه‌ها و هم روی دولپه‌ها کار می‌کند یا خیر. برنبام می‌گوید: «در کمال تعجب، از بسیاری جهات، آنها در هر دو بخش به یک اندازه خوب عمل کردند. از نظر او، این بدان معناست که سیگنال‌های دفاعی در بین گونه‌های گیاهی به یک شکل عمل می‌کند.»
از نظر تئوری، توانایی افزایش زادآوری می‌تواند برای افزایش انعطاف‌پذیری محصولات ضروری در برابر تغییرات آب و هوایی استفاده شود. برنبام می‌گوید از آنجایی که درصد زیادی از محصولاتی مانند ذرت یا شکر از قبل اصلاح‌شده ژنتیکی شده‌اند، این تنها راه دیگری برای تغییر دادن آنها و سخت‌تر کردن آنها خواهد بود.
مشکل این است که برخی از مهم ترین محصولات زراعی مانند ذرت و سورگوم{ گیاهی از خانواده غلات است که در ایران نام دیگر آن ذرت خوشه‌ای نیز نامیده می‌شود. با توجه به شباهت ظاهری این گیاه با ذرت و ارزن که باعث شده آمار سطح کشت این دو گیاه با هم مخلوط شود، برای ایجاد تمایز میان این دو از اسم سورگوم که یک اسم جهانی برای این گیاه است استفاده می‌شود.} نسبتاً در باززایی بسیار بد هستند. افزایش مدت زمان باززایی برای آن گیاهان به آنها امکان می دهد در صورت آسیب بیشتر در این امر بهتر عمل کنند.
دی ویلدر خاطرنشان می کند که دلایل احتمالی زیادی وجود دارد، از جمله تفاوت در ترکیب سلولی، که می تواند تولید مجدد ذرت را سخت تر کند. در مقایسه با درختان، او می‌گوید که گونه‌های زیادی وجود دارند که پس از تحمل زخم‌ها نمی‌توانند بازسازی شوند. با این حال، اگر این شرایط تغییر کند، مردم به طور بالقوه از مزایای بسیاری مانند افزایش تنوع زیستی، برداشت‌های سنگین‌تر، ناامنی غذایی کمتر و حتی جذب کربن کارآمدتر. برخوردار می‌شوند.
های فن تک از شما دعوت می کند نظرات خود را در مورد این مقاله به اشتراک بگذارید.