نوشته پسخ بنسون • ۸ سپتامبر ۲۰۲۶
اورشلیم، ۸ سپتامبر ۲۰۲۶ (TPS-IL) — دانشمندان اسرائیلی یک سیستم تنظیمشده با کلسیم را که پیش از این ناشناخته بود، شناسایی کردهاند که به دانههای گیاه کمک میکند تا نمک بالقوه مضر را قبل از بیرون آمدن از خاک کنترل کنند. این یافتهها بینش جدیدی در مورد چگونگی حفظ تعادل مواد معدنی مورد نیاز گیاهان برای جوانهزنی در شرایط شور ارائه میدهد.
این یافتهها در نهایت میتواند به توسعه محصولاتی کمک کند که توانایی بهتری برای جوانهزنی در خاکهای شور دارند. با شناسایی سیستمی که به گیاهان جوان کمک میکند تعادل بین سدیم و پتاسیم را حفظ کنند، این تحقیق ممکن است به دانشمندان در اصلاح نژاد یا اصلاح ژنتیکی محصولات با تحمل بیشتر به نمک کمک کند.
شوری خاک یک مشکل عمده کشاورزی جهانی است. بر اساس گزارش سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد، نزدیک به ۱.۴ میلیارد هکتار از زمینهای سراسر جهان در حال حاضر تحت تأثیر نمک قرار دارند، از جمله ۱۰ درصد از زمینهای زراعی آبیاریشده و دیم.
این مطالعه که توسط دکتر درور شکولنیک از دانشگاه عبری اورشلیم رهبری شد، دریافت که سیگنالدهی کلسیم به هماهنگی سه پروتئین CAMTA6، PP2C49 و HKT1;1 در طول جوانهزنی دانه تحت تنش نمکی کمک میکند.
این تعادل حیاتی است. گیاهان برای عملکرد صحیح سلولهای خود به پتاسیم نیاز دارند، در حالی که سدیم بیش از حد میتواند در این عملکردها اختلال ایجاد کند. نمک همچنین جذب آب را برای دانهها دشوارتر میکند.
برخی خاکها به طور طبیعی شور هستند، اما کشاورزی میتواند این مشکل را بدتر کند. هنگامی که مزارع به طور مکرر آبیاری میشوند، آب تبخیر شده و نمک محلول را باقی میگذارد. خشکسالی، زهکشی ضعیف و ورود آب دریا به آبهای زیرزمینی ساحلی نیز میتواند باعث تجمع نمک در زمینهای کشاورزی شود.
شکولنیک گفت: «جوانهزنی دانه یک مرحله بسیار آسیبپذیر در زندگی گیاه است و نمک میتواند تعادل مواد معدنی مورد نیاز گیاه جوان را قبل از اینکه حتی از خاک بیرون بیاید، مختل کند. آنچه ما شروع به کشف آن کردهایم، سیستم کنترلی پشت این پاسخ است.»
محققان آرابیدوپسیس تالیانا، گیاه کوچکی از خانواده خردل که به طور گسترده در تحقیقات گیاهی استفاده میشود را مورد مطالعه قرار دادند. آنها دریافتند که این سه پروتئین بخشی از یک شبکه تنظیمی پاسخدهنده به کلسیم را تشکیل میدهند که تعادل سدیم و پتاسیم گیاه را کنترل میکند.
این سیستم همچنین در بخشهای مختلف جنین به طور متفاوتی سازماندهی شده است. تنش نمکی CAMTA6 را در لبههای برگهای جنینی، معروف به برگک، فعال میکند، در حالی که کلسیم HKT1;1 را در ریشه جنینی، یا لپه، تحریک میکند. CAMTA6 همچنین PP2C49 را تنظیم میکند که به نوبه خود بر HKT1;1 تأثیر میگذارد.
افزایش جوانهزنی
محققان این مسیر را با استفاده از سانگینارین، ترکیبی طبیعی مشتق شده از گیاه خونریشه که پروتئینهای PP2C را مهار میکند، آزمایش کردند. تیمار دانهها با این ترکیب، جوانهزنی را تحت تنش نمکی افزایش داد.
تحت تنش نمکی متوسط، ۷۶ درصد از دانههای تیمار نشده جوانهزدند، در مقایسه با ۹۲ درصد از دانههای تیمار شده با سانگینارین. در شرایط شدیدتر، جوانهزنی از ۳ درصد به ۳۷ درصد افزایش یافت.
دانههای تیمار شده همچنین تعادل سالمتری از سدیم و پتاسیم را حفظ کردند که از نتیجهگیری محققان مبنی بر اینکه سانگینارین بر مسیری که شناسایی کردهاند تأثیر گذاشته است، پشتیبانی میکند.
این کشف در نهایت میتواند به دانشمندان کمک کند تا از طریق اصلاح نژاد یا اصلاح ژنتیکی، محصولاتی را توسعه دهند که در خاک شور بهتر جوانه میزنند. این یافتهها همچنین به رویکردهای شیمیایی احتمالی برای تأثیرگذاری بر همین مسیر اشاره دارند، اگرچه قبل از اینکه چنین استراتژیهایی بتوانند در کشاورزی مورد استفاده قرار گیرند، تحقیقات بسیار بیشتری لازم است.
خود سانگینارین یک راهحل آماده برای زمینهای کشاورزی شور نیست. مزایای آن به مرحله جوانهزنی محدود بود و پس از جوانهزدن، از گیاهان جوان محافظت نکرد.
محققان همچنین شواهدی یافتند که ژنهای پاسخدهنده اضافی به کلسیم در پاسخ به نمک دخیل هستند، که نشان میدهد سیستم تازه مشخص شده بخشی از یک شبکه بزرگتر است.
این مطالعه در مجله علمی معتبر The Plant Journal منتشر شد.
