جزيء يحفز نمو النباتات ويحد من انتشار آفات الأرز

يمكن لمركّب الـ«زاكسينون» ومقلّدات الـ«زاكسينون» الحد من انتشار آفة «الحشيشة الساحرة» أرجوانية اللون

نجح فريق دولي بقيادة «جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست)» و«جامعة طوكيو»، في تصميم وتصنيع جزيء يحاكي نشاط الـ«زاكسينون»، وهو مركب أيضي طبيعي يحفز النمو في النباتات. وقد تُستخدم محاكاة هذا الجزيء في تطبيقات واسعة النطاق في علوم الأحياء النباتية والزراعة.
يذكر أن النباتات تقوم بإنتاج مجموعة واسعة جداً من المركبات العضوية التي تعرف بمصطلح «مركبات الأيض الأولي» و«الثانوي». وعملية الأيض هي مجموع كل التفاعلات الكيميائية الحيوية التي يقوم بها كائن حي اعتماداً على الأصل والوظيفة. وتسهم «مركبات الأيض الأولى» بشكل مباشر في عمليات النمو والتطور والتكاثر الطبيعي لأعضاء وخلايا النبات؛ حيث يجري إنتاجها بشكل مستمر خلال مرحلة النمو، وتشارك في عمليات التمثيل الغذائي الأولية مثل التنفس والتمثيل الضوئي. أما «مركبات الأيض الثانوي» فهي مركبات نباتية ذات طبيعة كيميائية معقدة، وهي ليست ضرورية للحفاظ على حياة الخلايا، وتنتج انطلاقاً من «مركبات الأيض الأولي» وتساعد النبات على التكيف مع محيطه الخارجي.
يقول جيان يو وانغ، طالب الدكتوراه الذي يعمل تحت إشراف أستاذ علم النباتات في «كاوست»، البروفسور سالم البابلي: «ركّزنا على الـ(زاكسينون) في دراسة سابقة، ووجدنا أنه يحفز نمو نباتات الأرز، ويبدو أنه يحد من انتشار آفة النبات الطفيلي (ستريجا) Striga (تُعرف باسم الحشيشة الساحرة)». وتعدّ «ستريجا» جنساً من النباتات الطفيلية، وقد تُسبب خسائر كبيرة في محاصيل الحبوب، خصوصاً الأرز. ويضيف وانغ: «ربما يُغرينا القول إننا سنتمكّن من جمع الـ(زاكسينون) من النباتات ودراسة نشاطه واستخدامه في زيادة إنتاج المحاصيل الزراعية. لكن الأمر ليس بهذه البساطة».
تُنتج الكائنات الحية مركّبات أيضية تنظّم عملية النمو، مثل الـ«زاكسينون»، بتركيزات منخفضة جداً، وغالباً ما تكون هذه الجزيئات قصيرة العمر وغير مستقرّة. وقد أدرك الفريق أن الاستفادة الكاملة من هذا الاكتشاف تستلزم تصميم جزيء يحاكي وظيفة الـ«زاكسينون»، بدلاً من استخدام المركّب الأيضي نفسه.
يقول وانغ: «في البداية؛ حددنا الأجزاء التي تؤدي دوراً محورياً في نشاط الـ(زاكسينون)، والأجزاء الأخرى التي يمكن استبدالها أو تعديلها. وقد ساعدتنا هذه النتائج على تصميم مجموعة من مقلّدات الـ(زاكسينون) سهلة التصنيع وتُسمى (MiZax)».
اختبر الفريق جزيئات «MiZax» عن طريق إضافتها إلى التربة وقياس قدرتها على تحسين نمو الجذور والحدّ من انتشار آفة «ستريجا» في نبات الأرز. وقد أثبت نوعان من هذه الجزيئات؛ هما: «MiZax3» و«MiZax5» درجة كبيرة من الفاعلية؛ بل وتفوّق «MiZax3» في الأداء على الـ«زاكسينون» نفسه. ويقول وانج: «أدهشنا نشاط (MiZax3) واستقراره، حتى عند استخدامه بتركيزات منخفضة للغاية.
ويُذكر أننا لا نزال نجهل كيفية عمل الـ(زاكسينون) تحديداً، وسوف تساعدنا جزيئات (MiZax3) على دراسة الآلية وراء نشاط الـ(زاكسينون) وكيفية تغييره أنماط الهرمونات وعملية الأيض في النباتات».
ويعلق البابلي: «سنُجري اختبارات ميدانية واختبارات سلامة مُحكمة لتقييم فاعلية (MiZax) على الحبوب والمحاصيل البستانية في الصوبات الزراعية والمزارع البحثية في المملكة. وسوف تساعد هذه الجزيئات على تحسين فهمنا لتطور ونمو ودراسة التفاعلات الحيوية للحبوب، خصوصاً الأرز».
ومن المقرر أيضاً أن يستخدم البابلي جزيئات «MiZax» في مشروع أكبر يُشرف عليه وتموّله مؤسسة «بيل وميليندا غيتس» الخيرية، بهدف مكافحة آفة «ستريجا» في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى.