غالبًا ما تواجه المحاصيل الزراعية ظروفًا بيئية قاسية. بدلاً من استخدام الطاقة للنمو ، تجبر عوامل مثل المرض ودرجات الحرارة القصوى والتربة المالحة النباتات على استخدامها للاستجابة للإجهاد الناتج. هذه الظاهرة تسمى "المفاضلة بين الاستجابة للنمو والضغوط".
اكتشف فريق من الباحثين من جامعة ناغويا مسارًا غير معروف سابقًا لتنظيم ما إذا كان النبات يستخدم موارده للنمو أو للتعامل مع الإجهاد. بوابة Phys.org. يمكن أن يسمح هذا الاكتشاف بالتحكم في استجابة الإجهاد في الظروف الزراعية ، وزيادة إنتاجيتها. نشر العلماء نتائجهم في المجلة علوم.
درس فريق البحث ، بقيادة البروفيسور يوشيكاتسو ماتسوباياشي والأستاذة المشاركة ماري أوهنيشي من كلية الدراسات العليا لعلوم الحياة بجامعة ناغويا في اليابان ، دور الهرمونات ومستقبلاتها في استجابة النبات للإجهاد.
ركزوا على ثلاثة مستقبلات لم يتم تحديد الهرمون المقابل لها بعد. باستخدام Arabidopsis thaliana ، وهو نبات مزهر صغير ، اكتشفوا عائلة PSY التي تعمل كهرمون ، وترتبط بهذه المستقبلات وتحويل استجابة الإجهاد إلى النمو والعكس صحيح.
عادة ، تعمل المستقبلات والهرمونات كأقفال ومفاتيح ، حيث يعمل الهرمون (في هذه الحالة ، الببتيد PSY) كمفتاح ضروري لبدء العملية البيولوجية. ومع ذلك ، في هذه الدراسة ، الخلايا النباتية التي لم تنتج PSY مع ذلك لديها استجابة ضغط نشطة. لذلك ، يشير هذا إلى أنه بدلاً من تنشيط استجابة الضغط ، فإن وجود "مفتاح" PSY في "قفل" المستقبل يمنعه.
لاختبار طبيعة استجابات الإجهاد ، قام الباحثون بزراعة نباتات تحت ظروف مجهدة للغاية باستخدام الحرارة والملح ، وأصابوها بالبكتيريا. النباتات التي كانت إما ناقصة في مستقبلات PSY أو تتلقى باستمرار هرمون PSY فشلت في الاستجابة بشكل مناسب للإجهاد ، مما أدى إلى انخفاض معدل البقاء على قيد الحياة. خلص العلماء إلى أن النباتات المجهدة تتوقف عن إنتاج PSY ، والذي يؤدي غيابه إلى استجابات الإجهاد.
لتفسير هذه الظاهرة ، اقترح الباحثون آلية تقلل من خلالها الخلايا التالفة من تركيز هرمونات PSY في طبقات الخلايا المجاورة للمناطق المتضررة. يؤدي هذا النقص في PSY إلى استجابة الإجهاد. الأهم من ذلك ، قد يفسر هذا سبب إرسال الرسائل حتى النباتات التالفة.
بدلاً من استخدام مواردها المحدودة لإنشاء إشارة جديدة ، يمكن للخلية النباتية التالفة بدلاً من ذلك إيقاف إطلاق هرمون PSY ، مما يؤدي إلى تنشيط استجابة الإجهاد. مثل هذه الآلية ستجعل من الممكن موازنة مقاومة الإجهاد مع تكاليف الطاقة المرتبطة بها. نتيجة لذلك ، حتى في ظل أكثر الظروف البيئية إرهاقًا ، لا يزال بإمكان النباتات النمو من خلال إدارة مواردها المحدودة.
تم العثور على معظم الآليات الموجودة في نبات الأرابيدوبسيس في النباتات الأخرى أيضًا. لذلك ، هذه النتائج قابلة للتطبيق على جميع المحاصيل.