«الإخوة الأعداء»... جينات تتحكم في نمو الأرز

بينما يقوم أحد الجينات بمهمة إسراع الاستطالة الداخلية لنبات الأرز، فإن هناك جيناً آخر يبطئ هذه الاستطالة، والمفارقة التي كشفت عنها دراسة يابانية أن هذين الجينين المتعاديين اللذين يتعارض كل منهما مع الآخر، يمارسان هذا العمل كجزء من عملية التنظيم.
وحدد العلماء في جامعة ناغويا وزملاؤهم في اليابان هذين الجينين المتعاديين المتورطين في نمو جذع نبات الأرز، خلال دراسة نُشرت في يوليو (تموز) الماضي، بدورية «نيتشر»، ويأملون أن تؤدي نتائجهم إلى طرق جديدة لتعديل محاصيل الأرز وراثياً.
ويُزرع أرز المياه العميقة في جنوب آسيا وغرب أفريقيا في ظروف غمرتها المياه التي يزيد عمقها على 50 سم، بينما تُزرع أصناف الأرز غير المقشور على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم لأنها أسهل في الحصاد.
والمحرك الرئيسي لنمو النبات هو هرمون يسمى (حمض الجبريليك)، حيث ينشط انقسام الخلايا في الأنسجة الجذعية، ما يؤدي إلى إطالة الساق، ويعرف المزارعون أنه يمكنهم التحكم في ارتفاع النبات عن طريق تحفيز أو تثبيط نشاط حمض الجبريليك، ومع ذلك، لم يعرفوا بالضبط كيف يعمل، حيث لم يكن ذلك واضحاً.
وعكف موتويوكي أشيكاري، عالم الأحياء الياباني من جامعة ناغويا، على دراسة نمو وتطور الأرز لسنوات، وأجرى هو وفريق من الباحثين دراسات وراثية وحددوا اثنين من الجينات التي تشارك في تنظيم نمو نبات الأرز. يقول أشيكاري في تقرير نشره الموقع الإلكتروني لجامعة ناغويا في 24 أغسطس (آب) الجاري: «أظهرنا أن حمض الجبريليك ضروري، لكنه غير كافٍ، لاستطالة الساق».
ومن المثير للاهتمام، أن الجينين، المسمى مُسرّع الاستطالة الداخلية (1ACE1) ومُحدِد الاستطالة الداخلية (1DEC1)، يتعارض كل منهما مع الآخر كجزء من عملية التنظيم.
ويضيف: «في وجود حمض الجبريليك، يحفز الإنزيم ACE1 انقسام الخلايا واستطالة أقسام الجذع الداخلية في أرز المياه العميقة، ولا يحتوي صنف الأرز الأقصر على جين ACE1، ولكنه يحتوي على جين مماثل شبيه يتم تشغيله لتنشيط استطالة الساق في نقطة مختلفة من تطور النبات». وتم العثور على الجين (DEC1) في كل من أصناف أرز المياه العميقة والأرز غير المقشور، وتم تقليل تعبيره عندما تم وضع نباتات الأرز في المياه العميقة أو معالجتها بحمض الجبريليك، ومع ذلك، استمر وجود تأثيراته في الأرز غير المقشور، حتى في ظل نفس الظروف، مما يشير إلى أن هذا الجين يساعد في كبت نمو الساق.
ووجد الفريق البحثي أيضاً أن الجينين (ACE1) و(DEC1) محفوظان ويعملان في أنواع نباتية أخرى، مثل الشعير والأعشاب الأخرى، لذا فإن دراستهم تحسّن فهم تنظيم استطالة الساق في أعضاء العائلة (النجيلية) التي قد يكون لها آليات استطالة جذعية مماثلة.
ويهدف الفريق بعد ذلك إلى فهم استطالة الساق على المستوى الجزيئي من خلال تحديد العوامل المرتبطة بتعبير الجينين (ACE1) و(DEC1).
من جانبه، يشيد د. محمد عصمت، الباحث بمعهد بحوث الهندسة الوراثية والتكنولوجيا الحيوية بجامعة المنوفية (منطقة دلتا النيل بمصر)، بما توصلت الدراسة، قائلاً في تصريحات لـ«الشرق الأوسط»، إنها تساعد في بناء الخريطة الكاملة للعمليات الحيوية المهمة في نمو لمحصول، وهذا من شأنه الدفع في اتجاه استنباط أنواع جديدة عالية الإنتاج ولديها القدرة على مقاومة الظروف المناخية القاسية.
ويضيف: «هذا الأمر يكتسب أهمية بالنسبة لمحصول الأرز على وجه التحديد، لأنه الغذاء الرئيسي لحوالي نصف سكان الكرة الأرضية، ومن ثم فإن أي جهد يصبّ في اتجاه فهم جيناته يساعد في تأمين هذا الغذاء المهم».