وستجعل نتائج البحث من الممكن زراعة أصناف نباتية جديدة بكمية منخفضة من السموم
على الرغم من أن الوفيات البشرية الناجمة عن تناول البطاطس الخضراء نادرة جدًا، إلا أن حالات التسمم هذه كثيرًا ما تسبب المرض والموت لحيوانات المزرعة. وتشمل الأعراض حدوث تلف في الجهاز الهضمي، بالإضافة إلى تأثيرات عصبية مثل فقدان الإحساس والكوابيس والهلوسة. وفي الحالات الشديدة يحدث اضطراب في ضربات القلب مما يؤدي إلى الوفاة. والمسؤولة عن ذلك هي المادتان السامتان السولانين والشونين الموجودتان في البطاطس، والتي يزيد تركيزها في الدرنات بشكل ملحوظ بعد تعرضها للضوء وأثناء اشتعال الدرنات، وتحميها من عوامل الأمراض.
ينتمي السولانين والشاكونين إلى عائلة كبيرة تضم آلاف المواد التي تسمى الجليكوالكالويدات، والتي توجد أيضًا في نباتات أخرى صالحة للأكل من عائلة السولانين مثل الطماطم والباذنجان. وهذه المواد معروفة منذ أكثر من مائتي عام، لكن مسار إنتاجها في النبات غير معروف. البروفيسور عساف الهروني وقد اتخذ أعضاء مجموعته من قسم علوم النبات في المعهد مؤخرًا خطوة مهمة في هذا الاتجاه، عندما تمكنوا من رسم خريطة للمسار البيوكيميائي المسؤول عن تكوين الجليكوالكالويدات من مادتها الخام - الكوليسترول. ستمكن نتائج البحث من زراعة أصناف نباتية جديدة بكمية منخفضة من السموم، وتحسين الأصناف من خلال التهجين مع الأصناف البرية التي تم حظر استخدامها بسبب محتواها العالي من القلويدات السكرية. ومن ناحية أخرى، فإن زيادة تركيز الجليكوالكالويدات في أجزاء النبات غير الصالحة للأكل، أو في النباتات التي لا تحتوي بشكل طبيعي على هذه المواد، سيزيد من قدرتها على الدفاع ضد الأمراض.
في المستوى الأول من أعمال رسم الخرائط، والتي نشرت منذ حوالي عامين في المجلة الخلية النباتيةوتمكن العلماء من تحديد الجين الأول في مسار إنتاج الجليكوالكالويد. في البحث الحاليوالتي نشرت مؤخرا في المجلة علوماستخدم العلماء ذلك الجين الأول باعتباره "علامة إرشادية"، والتي وجهتهم إلى بقية الطريق: من خلال مقارنة أنماط التعبير عن الجينات في أنسجة مختلفة من البطاطس والطماطم، تمكنوا من تحديد الجينات المشابهة للجين الأول، وبالتالي اكتشاف سلسلة من الجينات المشاركة في مسار إنتاج الجليكوالكالويد. أدى تلف وظيفة أحد هذه الجينات إلى منع تراكم الجليكوالكالويدات في درنات البطاطس والطماطم. وفي وقت لاحق، تمكن العلماء من فك رموز دور كل من الجينات، ورسموا العملية الكاملة، التي تتكون من عشر خطوات، يتحول خلالها جزيء الكوليسترول إلى قلويد جليكو. الجينات الإضافية التي تم تحديدها مسؤولة عن "فروع" مختلفة في المسار، مما يؤدي إلى إنشاء مواد ثانوية، والتحكم في العملية.
يقول البروفيسور أهاروني إنه جلس في منزله ذات ليلة وقام بفحص قائمة الجينات المرشحة مرارًا وتكرارًا - بناءً على نمط التعبير - لتلعب دورًا في مسار الإنتاج، عندما توصل فجأة إلى فكرة مثيرة للاهتمام: يبدو أن النباتات حماية نسلهم من احتمالية وراثة "نصف مسار" لإنتاج القلويدات السكرية التي قد تضرهم. وظهر هذا الاحتمال عندما قارن مواقع الجينات في الجينوم، واكتشف أن معظمها مجتمعة في تسلسل واحد على الكروموسوم 7 في الطماطم والبطاطس. تم العثور على جينين إضافيين على كروموسوم آخر، ولكن يبدو أيضًا أن هذا الجزء قد هاجر من موقعه الأصلي على الكروموسوم 7. والسبب في تجميع الجينات هو أن التنشيط الجزئي لآلية إنتاج الجليكوالكالويد يؤدي إلى إنتاج مادة وسيطة. وهي سامة للخلايا النباتية (على سبيل المثال، هناك فطريات تضر النبات من خلال تحلل الجليكوالكالويدات إلى مكوناتها الضارة). لتقليل فرصة الوراثة الجزئية الضارة، يقوم النبات بتوسيع المسار بأكمله في وحدة وراثية صغيرة قدر الإمكان.
أدار البحث باحث ما بعد الدكتوراه الدكتور مكسيم إيتكين، والدكتورة إيفا هاينيغ، والدكتور أورين تساباديا، وبابلو كارديناس، والدكتور شموئيل بوكوفزا، والدكتور سيرغي ماليتسكي والدكتورة إيلانا روجاتشيف من مختبر البروفيسور أهاروني. وكذلك الدكتورة تامار أونجار من مركز البروتيوميات الهيكلية بالمعهد، وعلماء من جامعة بيون بالهند، ومن معهد أبحاث النبات في فانينجن بهولندا.
للإعلان على موقع معهد وايزمان
