اكتشف فريق من الباحثين مفتاحاً جزيئياً في جذور النباتات يتميز بالاستجابة السريعة التى تُمكّنها من اكتشاف جفاف التربة وإعادة توجيه عملية نمو الجذور للبحث عن الماء.
يقول الباحثون إنه يُمكن لهذا الاكتشاف أن يُساعد في تطوير محاصيل مقاومة للجفاف ومواجهة تحديات الأمن الغذائي المستقبلية.
وتتفرع الجذور عادة استجابة لرطوبة التربة؛ بحثاً عن الماء والمغذيات. ومع ذلك، عندما يفقد الجذر النامي اتصاله بالتربة الرطبة، فإنه يُوقف مؤقتاً تكوين الفروع الجانبية. تُساعد هذه الاستجابة الذكية النباتات على إعادة توجيه نمو جذورها نحو المناطق التي تتميز في وفرتها بالمياه.
وأظهرت نتائج الدراسة، المنشورة في مجلة «ساينس» العلمية الشهيرة، الخميس، أن هذه الاستجابة التكيفية تُحفزها زيادة سريعة في أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) في أطراف الجذور، التي تعمل بوصفها إشارات إجهاد، تُشير إلى الجذور بأنها دخلت منطقة جافة.
أُجريت الدراسة الرائدة التي قادها علماء من جامعة نوتنغهام بالتعاون مع جامعة دورهام في إنجلترا، بالشراكة مع 7 مؤسسات إضافية في جميع أنحاء المملكة المتحدة وأوروبا، تجمع بين الخبرة في البيولوجيا الجزيئية، والبيولوجيا البنيوية، وتقنيات التصوير المتقدمة.
قالت الدكتورة بونام ميهرا، زميلة الاكتشاف في مجلس البحوث البيولوجية والبيئية (BBSRC) من كلية العلوم البيولوجية في جامعة نوتنغهام، التى قادت البحث: «هذه آلية سريعة وفعالة تُمكِّن النباتات من استشعار الإجهاد المائي والاستجابة له على الفور تقريباً؛ ما يُمكِّنها من الحفاظ على الموارد وتحسين نمو الجذور استجابة لبيئتها»، وفق بيان صدر الخميس.
وكان الفريق البحثي قد تمكَّن من تحديد آلية عمل إشارات سريعة تُمكِّن جذور النباتات من اكتشاف ظروف جفاف التربة والاستجابة لها، كما نجح في الكشف عن كيفية تفاعل أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) مع بروتين وهرمون محددين في النبات يُنظمان عمليات النمو والتطور، وكيف يُمكن تعطيل هذا التفاعل من خلال عمل البروتين كمفتاح جزيئي، يدمج إشارات الإجهاد البيئي مع التحكم الهرموني لتشكيل بنية الجذر.
وهو ما علق عليه البروفسور مالكولم بينيت من جامعة نوتنغهام: «يُظهر هذا العمل كيف يُمكن لبروتين واحد أن يعمل مستشعراً عالي الاستجابة، يربط إدراك النبات للإجهاد بقرارات النمو. إنه يفتح آفاقاً مثيرة لهندسة المحاصيل التي تتكيَّف بشكل أفضل مع البيئات محدودة المياه».
