التقدم في الأبحاث: كيف يوقف الملح نمو النبات

حتى الآن، اتضح أن الآلية التي يوقف بها الملح نمو الجذور لم تكن واضحة.

واحدة من أكبر المشاكل في الزراعة هي حقيقة أنه من الصعب جدًا زراعة النباتات في الماء الذي يحتوي على نسبة عالية من الأملاح. حتى الآن، اتضح أن الآلية التي يوقف بها الملح نمو الجذور لم تكن واضحة.

اكتشف فريق من الباحثين، بقيادة خوسيه ديني ولينا دوان من معهد كارنيجي، أن الملح لا يثبط جميع أنواع النباتات بنفس الدرجة. وكشفوا في دراستهم عن وجود طبقة داخلية من الخلايا في جذور النباتات حساسة للملح وتنشط هرمون التوتر الذي يوقف نمو الجذور. وتوضح الدراسة، التي نشرت في العدد الأخير من مجلة The Plant Cell، شرح فهم الاستجابة للإجهاد وتطوير النباتات التي تتحمل الملوحة.

يتراكم الأملاح في الأراضي المروية بسبب تبخر الماء وترسب الأملاح التي كانت فيها. وتشير تقديرات الأمم المتحدة إلى أن الملوحة تؤثر على المحاصيل في نحو 810 آلاف كيلومتر مربع (أو نحو 810 ملايين دونم) من الأراضي الزراعية، وليس فقط في البلدان النامية، بل أيضاً في بلدان مثل كاليفورنيا. يوضح ديني: "حتى الآن، كان هناك جزء مهم من لغز فهم كيفية تعامل النباتات مع الإجهاد مفقودًا، وكان ذلك هو السؤال عن متى وأين يؤثر الإجهاد على النمو".

ترتبط الجذور ارتباطًا وثيقًا ببيئتها وتقوم بتطوير شبكات متفرعة تسمح لها باستكشاف التربة. تنمو الجذور المتفرعة بشكل جانبي من الجذر الرئيسي وهي مهمة لجمع الماء والمواد المغذية.

وقام الباحثون بزراعة بذور نبات المختبر أرابيدوبسيس (باللغة العبرية) وهو قريب من الخردل واستخدموا نظام تصوير مخصص يسمح لهم بقياس العمليات الديناميكية لنمو الجذور أثناء الاستجابة للملوحة. هذه القدرة على متابعة الجذور في الوقت الحقيقي سمحت للباحثين بمراقبة عملية دخول الجذور في حالة السكون عند إضافة الملح إليها. ولتحديد كيفية التحكم في هذا السكون، درس دوان دور الهرمونات النباتية المختلفة في العملية ووجد أن حمض الأبسيسيك كان جزيء الإشارة الرئيسي.

"نحن نعرف استراتيجية "القتال أو الهروب" التي تستخدمها الحيوانات عندما تواجه تحديًا خارجيًا، لكن النباتات لا تستطيع الهروب إلى مكان آمن. واتضح أن بإمكانهم التحكم في قدرة جذورهم على الانتشار في مناطق خطرة". يقول ديني. ويضيف أنه يبدو أن حمض الأبسيسيك - وهو هرمون التوتر الذي ينتجه النبات عندما يتعرض للجفاف أو بيئة مالحة، مهم للسيطرة على النبات بما يعادل "القتال أو الهروب".

لفهم كيفية تحكم حمض الأبسيسيك في النمو، طور الباحثون استراتيجية لقمع الاستجابة لهذا الهرمون في طبقات مختلفة من أنسجة الجذر. ووجدوا أن جزءًا كبيرًا من الاستجابة للملح يعتمد على طبقة واحدة من الخلايا التي تستشعر الهرمون. وقد سمح لهم التصوير في الوقت الحقيقي بملاحظة ما كان يحدث لنمو الجذور في النبات المتحول.

وكان "الجلد الداخلي" للجذر، المعروف باسم الأديم الباطن أو بالعبرية الطبقة الجرثومية، هو الأكثر أهمية في هذه العملية. تعتبر طبقة الأنسجة هذه ذات أهمية خاصة لأنها تعمل كحدود شبه منفذة وتسمح لعناصر معينة بالدخول إلى نظام الجذر من التربة. يشرح دوان.
يقول ديني: "تظهر نتائج البحث أنه بالإضافة إلى عملها كمرشح للمواد الموجودة في التربة، تعمل الطبقة الجرثومية أيضًا كحارس بوابة، عندما يمنع حمض الأبسيسيك النبات من نمو الجذور في البيئات الخطرة".

يعد ري الأراضي الزراعية سببًا مهمًا لتملح التربة. ومع ارتفاع مستويات سطح البحر بسبب تغير المناخ، فإن "فهم كيفية استجابة النباتات، وخاصة الحبوب، للملوحة قد يسمح لنا بتطوير مجموعة متنوعة من النباتات التي يمكن أن تنمو في التربة الأكثر ملوحة في المناطق الساحلية". ملخص قانوني.
لإشعار الباحثين