فيتامينات ومُحسِّنات عضوية لمواجهة «الإجهاد الملحي» في التربة

طرق علمية حديثة لتحسين إنتاجية المحاصيل الزراعية

الأراضي الزراعية في دلتا النيل بمصر تكتسب ملوحة بسبب ارتفاع درجات الحرارة (رويترز)
الأراضي الزراعية في دلتا النيل بمصر تكتسب ملوحة بسبب ارتفاع درجات الحرارة (رويترز)
TT

فيتامينات ومُحسِّنات عضوية لمواجهة «الإجهاد الملحي» في التربة

الأراضي الزراعية في دلتا النيل بمصر تكتسب ملوحة بسبب ارتفاع درجات الحرارة (رويترز)
الأراضي الزراعية في دلتا النيل بمصر تكتسب ملوحة بسبب ارتفاع درجات الحرارة (رويترز)

يُمثل الإجهاد الملحي تحدياً كبيراً للمزارعين بسبب زيادة تركيز كلوريد الصوديوم في التربة، ما يؤثر سلباً على العمليات الفسيولوجية للنبات ويقلل من الإنتاجية الزراعية بشكل كبير. يحدث ذلك بشكل شائع في المناطق التي تعاني من نقص المياه أو في التربة ذات الصرف السيئ، ما يؤدي إلى تراكم الأملاح.

ويؤثر الإجهاد الملحي سلباً على المحاصيل الزراعية من خلال تعطيل امتصاص العناصر الأساسية مثل البوتاسيوم والكالسيوم، وتقليل نشاط التمثيل الضوئي. كما يعرقل قدرة النباتات على امتصاص الماء، ما يؤدي إلى جفافها وضعفها، وينتج عنه انخفاض في حجم وجودة المحاصيل والثمار.

وتركز معظم الأبحاث الزراعية على تعزيز نمو النباتات وإنتاجيتها ومساعدتها على التكيف مع الظروف المختلفة، من خلال استخدام طرق علمية حديثة لتحسين قدرة النباتات على تحمل الإجهاد الملحي، مثل تحسين إدارة المياه، وزراعة أنواع نباتات مقاومة للملوحة، وتطبيق تقنيات الزراعة المستدامة.

دور الفيتامينات

وفي أحدث دراسة أجريت في هذا الشأن، كشف باحثون مصريون أن تعزيز نمو النباتات في مراحلها الأولى يرتبط عادة بتحفيز أنشطة التمثيل الغذائي المختلفة، ما ينعكس على الخصائص المورفولوجية مثل حجم الأوراق، وشكل الجذور، وارتفاع الساق، وكمية وجودة الإنتاج. ويُعدُّ الفيتامين آمناً وصديقاً للبيئة عند استخدامه بالجرعات المناسبة.

هدفت الدراسة التي أجراها باحثون من قسم النبات والأحياء الدقيقة بكلية العلوم جامعة حلوان، لرصد تأثير نوعين مختلفين من فيتامين «بي» (الثيامين والبريدوكسين) على نبات الفول البلدي كمنشط للنمو، بالإضافة لدراسة تأثيره كعامل قوي مضاد للأكسدة تحت ضغط الملح.

ونظراً لأن الملوحة تعد واحدة من أهم الضغوط غير الحيوية التي تهدد الإنتاجية الزراعية على مستوى العالم، سعت الدراسة للتحقيق في كيفية تحفيز فيتامينات «بي» لنمو نباتات الفول البلدي وتحسين قدرتها على التكيف في الظروف المالحة، وقد نُشرت بعدد 27 سبتمبر (أيلول) 2024 من دورية «ساينتفك ريبورتس».

اختبر الباحثون تأثيرات الرش الورقي المحتوي على مكملات الثيامين (فيتامين بي 1) والبيريدوكسين (فيتامين بي 6)، على نباتات الفول البلدي المزروعة في ظروف طبيعية ومالحة. وأظهرت النتائج أن كلا الشكلين من الفيتامين زاد بشكل كبير من نمو الشتلات في مراحل الإنبات والنمو المبكر، إذ بلغ التحسن حوالي 35 في المائة في طول الشتلات.

وكشفت النتائج أن الملوحة أثرت سلباً على امتصاص الأيونات الحرجة، مع زيادة مستويات الصوديوم وانخفاض مستويات البوتاسيوم والمغنيسيوم في النباتات غير المعالجة. ومع ذلك، فإن تطبيق الفيتامينات لم يخفف من هذه الآثار الضارة فحسب، بل عزز أيضاً قدرة النباتات على مكافحة الأكسدة.

وأظهر الثيامين قدرة ملحوظة على زيادة مرونة النباتات، إذ تم تسجيل أعلى قيمة مضادة للأكسدة بنسبة 28.14 في المائة تحت ضغط الملوحة.

وأدى تطبيق الفيتامينات إلى زيادة مستويات الصبغات الضوئية والسكريات والبروتينات، ما يشير إلى تحسين صحة النبات ووظيفته. بالإضافة إلى ذلك، عززت الفيتامينات امتصاص المعادن الأساسية مثل البوتاسيوم والمغنيسيوم، التي تعد ضرورية لنمو النبات تحت الضغط.

طرق علمية

يقول الدكتور خالد غانم، أستاذ ورئيس قسم البيئة والزراعة الحيوية بجامعة الأزهر، إن إجهاد الملوحة هو أحد التحديات العالمية التي تواجه الزراعة، خاصةً في ظل آثار تغير المناخ المتزايدة، مُلقياً الضوء على مجموعة من الحلول العلمية لمواجهة هذا الإجهاد، أبرزها استنباط أصناف نباتات مقاومة للملوحة، التي تُسهم في تحسين الإنتاجية الزراعية في المناطق المتأثرة بالملوحة.

وتحدث لـ«الشرق الأوسط» عن أهمية استخدام المحسنات العضوية مثل «الهيوميك أسيد» وسماد مخلفات الدواجن، الذي يُعدُّ من أفضل الأسمدة العضوية، حيث أثبتت الدراسات أن استخدامه في الري بمياه عالية الملوحة يُحقق إنتاجية مرتفعة، كما هو الحال في مناطق مثل البرلس والإسماعيلية وبعض مناطق المملكة العربية السعودية. وقد حققت محاصيل الخضار، مثل الطماطم والكنتالوب، نتائج إيجابية ملحوظة باستخدام هذا السماد.

وأشار إلى إمكانية استخدام سماد «الفيرمي كمبوست»، الذي يُنتج من تربية ديدان الأرض على مخلفات مثل روث الحيوانات، الذي يُعزز قدرة النباتات على مواجهة الإجهادات البيئية. ونصح أيضاً بالتلقيح الميكروبي للنبات والتربة باستخدام البكتيريا المشجعة على نمو النبات، مثل الريزوبيا وفطريات الميكوريزا، لتعزيز نمو الجذور وامتصاص العناصر الغذائية.

وأوصى برش النباتات بمركبات مفيدة مثل مستخلصات الأعشاب البحرية وبعض الفيتامينات، مثل «الأسكوربيك أسيد» وفيتامين «ب 12»، لتحسين صحة النباتات واستجابتها للإجهاد الملحي.

وفي النهاية، دعا غانم إلى ترك بقايا المحاصيل في الأرض دون حرقها، نظراً لأنها مصدر مهم للمادة العضوية التي تُحسن خصائص التربة وتُعزز قدرتها على مقاومة الملوحة ونقص المياه، بالإضافة إلى تسوية التربة بالليزر قبل الزراعة لتحسين توزيع المياه.



«الحمض النووي الريبي الطويل غير المشفَّر» مفتاح لعلاج الصرع والتوحد

«الحمض النووي الريبي الطويل غير المشفَّر» مفتاح لعلاج الصرع والتوحد
TT

«الحمض النووي الريبي الطويل غير المشفَّر» مفتاح لعلاج الصرع والتوحد

«الحمض النووي الريبي الطويل غير المشفَّر» مفتاح لعلاج الصرع والتوحد

تمكن باحثون في كلية الطب بجامعة نورث وسترن في الولايات المتحدة من تحديد الحمض النووي الريبي الطويل غير المشفر الذي يعمل مثل المكابح، حيث يتحكم في كمية البروتين التي ينتجها الجين.

ويعد هذا الاكتشاف مهماً للمرضى الذين يعانون من اضطراب نادر في النمو العصبي عندما يتسارع إنتاج البروتين بشكل لا يمكن السيطرة عليه، ما يؤدي إلى أعراض شديدة بما في ذلك حدوث الإعاقات الفكرية الشديدة، وضعف الكلام وفقدان المهارات الحركية.

الحمض النووي الريبي الطويل غير المشفّر

وتسلط دراسة جديدة نُشرت في مجلة نيو إنغلاند الطبية the New England Journal of Medicine في 23 أكتوبر (تشرين الأول) 2024 برئاسة الباحثة الرئيسية الدكتورة جيما كارفيل، الأستاذة المساعدة في علم الأعصاب وعلم الأدوية وطب الأطفال في كلية فاينبرغ للطب بجامعة نورث وسترن الولايات المتحدة الضوء على دور الحمض النووي الريبي الطويل غير المشفر الذي يسمى (lncRNA) (long non - coding RNA). وهو نوع من الحمض النووي الريبي الذي لا يتم ترجمته إلى بروتين، والذي يلعب دوره في منع الإفراط في إنتاج البروتين.

آفاق علاجية للصرع والتوحد

وتؤكد الدراسة إمكانات الآليات التنظيمية القائمة على الحمض النووي الريبي بوصفها أهدافاً للعلاجات المستقبلية. ففي حين أن معظم الحمض النووي الريبي يصنع البروتينات، فإن الحمض النووي الريبي الطويل غير المشفر لا يصنع البروتينات، ولكنه ضروري لتنظيم نشاط الجينات.

ولا يقتصر الأمر على أن هذا الاكتشاف له آفاق علاجية على المرضى الذين يعانون من اضطرابات النمو العصبي مثل الصرع والتوحد، بل إن الدراسة تؤكد أيضاً الحاجة إلى استكشاف المناطق غير المشفرة غير المدروسة داخل الجينوم البشري.

فرط إنتاج البروتين

ويعد أحد الجينات وهو الجين CHD2 بالغ الأهمية لتطور الدماغ، حيث ينتج بروتيناً يجب أن يكون موجوداً بكمية متوازنة، فالكثير جداً أو القليل جداً يؤدي إلى خلل كبير في وظائف الدماغ.

وفي حالة المرضى الذين يعانون من اضطراب نادر عندما يُزال الحمض النووي الريبي الطويل غير المشفر، تتم إزالة «الفرامل» عن إنتاج البروتين بشكل فعال، ما يؤدي إلى الإفراط في الإنتاج. وينتج عن ذلك أعراض شديدة بما في ذلك التأخير الفكري وعدم القدرة على الكلام والإعاقة البدنية.

دراسة بشرية

وبينما ركزت الدراسات السابقة في الغالب على نماذج الفئران، فإن هذه الدراسة قدمت أول دليل على البشر باستخدام بيانات من ثلاثة مرضى يعانون من إنتاج البروتين المفرط بسبب حذف الحمض النووي الريبي الطويل غير المشفر.

وأشارت النتائج إلى أن جين CHD2 هو واحد فقط من العديد من الجينات التي تحتاج إلى مستويات بروتين منظمة بإحكام للعمل السليم. وقد لاحظت المؤلفة المشاركة آن أودونيل لوريا، المديرة المشاركة لمركز برود لعلم الجينوم المندلي وعضوة المعهد في برود وطبيبة علم الوراثة السريرية في مستشفى بوسطن للأطفال والأستاذة المساعدة في طب الأطفال في كلية الطب بجامعة هارفارد، أن هذه النتائج يمكن أن تساعد في تقديم إجابات للمرضى الذين يعانون من اضطرابات وراثية نادرة غير مشخصة.

وهذا، كما تقول، يشير إلى الحاجة إلى استكشاف المناطق غير المشفرة في الجينوم في التشخيص؛ إذ غالباً ما تخفق أو تفشل الاختبارات الجينية التقليدية التي تفحص فقط 1 بالمائة من الجينوم الذي يشفر البروتينات. أما العناصر غير المشفرة مثل الحمض النووي الريبي الطويل غير المشفر فيمكن أن تكشف عن الأسباب الجينية الخفية للمرض، وقد تقدم إجابات لبعض العائلات العديدة التي لا تزال تنتظر تشخيص مرض نادر.

علاجات مستقبلية

وحالياً يتم علاج مرضى الصرع بأدوية مضادة للنوبات، ولكنها تعالج أعراض الاضطراب وليس السبب الجذري. وبالإضافة إلى ذلك لا يستجيب 30 بالمائة من مرضى الصرع للأدوية الحالية.

ومن الناحية المثالية ترغب كارفيل وفريقها في علاج مرضى الصرع والاضطرابات الأخرى المرتبطة بالنوبات باستخدام علاجات تستهدف الجينات لتصحيح السبب الجذري، أي التغيير الجيني. ويمثل تحديد المناطق غير المشفرة التي تتحكم في التعبير الجيني مثل الحمض النووي الريبي الطويل غير المشفر إحدى الطرق التي يفكر بها فريقها في استخدام معرفتهم بالجينوم البشري لتصميم علاجات تستهدف الجينات.

خريطة طريق لعلاج الاضطرابات

تم اكتشاف طفرات الجين CHD2 في عام 2013 بوصفها عاملاً وراثياً في ​​الصرع. وغالباً ما تؤدي الطفرات إلى نوبات مقاومة للعلاج وإعاقة ذهنية وتأخر في النمو والتوحد وأعراض عصبية أخرى.

كما سلطت إحدى الدراسات الحديثة التي نشرت في 8 أكتوبر 2024 في مجلة Therapeutic Advances in Rare Disease برئاسة برايان برودبنت، طبيب مشارك في التحالف لعلاج طفرات الجين CHD2 في مدينة دالاس الأميركية، الضوء على الحمض النووي الريبي الطويل غير المشفر القريب الذي ينظم التعبير عن الجين CHD2 بوصفه هدفاً علاجياً محتملاً.

ويُظهر الأفراد الذين يعانون من حذف هذا الحمض تعبيراً (إنتاجاً) زائداً عن الجين، ونتيجة لذلك يعانون من أعراض أكثر حدة.

وتهدف «خريطة الطريق لعلاج الجين CHD2» التي وضعها مركز «التحالف من أجل العلاج» في الولايات المتحدة (CCC) CHD2 The Coalition to Cure لإيجاد علاجات آمنة وفعالة من شأنها علاج الاضطرابات المرتبطة بالجين، وكذلك إلى تسريع التقدم من خلال ست خطوات هي: تحديد المرضى وتعريفهم، وتطوير نماذج الجين، ودراسة هذه النماذج، واختبار العلاجات، وإشراك مجتمع المرضى، وفي النهاية إيجاد العلاج.

وتشمل العلاجات المحتملة كلاً من العلاجات الجديدة الخاصة ببيولوجيا الجين CHD2 وإعادة استخدام المركبات المعتمدة من قِبل إدارة الغذاء والدواء في الولايات المتحدة. لكن لا تزال هناك تحديات رئيسية مثل تحديد المؤشرات الحيوية القابلة للقياس وضمان توصيل العلاج إلى المخ، والإجابة عن الأسئلة العلمية المعقدة المحيطة بوظائف الجين والحمض النووي الريبي الطويل غير المشفر.