اكتشف الباحثون أنّ هناك عناصر غذائية معينة، يمكنها التحكم في قدرة النبات في التكيف مع ارتفاع درجات الحرارة؛ فما القصة؟

يضع الباحثون أملًا على النباتات لتخفيف انبعاثات التغيرات المناخية؛ فهي قادرة على امتصاص كميات كبيرة من غاز ثاني أكسيد الكربون وتخزنه في أثناء عملية البناء الضوئي. وتُبدي النباتات استجابة في ظل ارتفاع درجات الحرارة العالمية، تتمثل في النمو السريع، وهذا ما تعمّقت فيه مجموعة بحثية من معهد سالك، ووجدوا أنّ النمو السريع لأنظمة الجذور يرتبط بوجود مستويات مرتفعة من عنصري النيتروجين والفوسفور في التربة، ما يساهم في تعزيز نمو المحاصيل الزراعية الرئيسية في قائمة غذاء البشر، التي تتضمن: الأرز وفول الصويا، وفهم هذا قد يساعد في تعزيز المرونة في مواجهة التغيرات المناخية عبر هندسة نباتات أكثر قدرة على التكيف مع التغيرات المناخية؛ فلا يتأثر غذائنا. ونشر الباحثون نتائجهم في دورية "نيتشر كوميونيكاشن" (Nature Communications) في 1 يونيو/حزيران 2024. 

تحديات النباتات 

تواجه النباتات بعض التحديات المتعلقة بالتغيرات المناخية؛ فهي حساسة للتغيرات في درجات الحرارة؛ خاصة وأنها غير قادرة على تنظيم درجات الحرارة الخاصة بها. واستجابة لدرجات الحرارة المرتفعة، يزداد معدل نمو جذور النباتات من أجل الوصول إلى المياه وامتصاص المواد الغذائية من التربة. وهذه استراتيجية فعّالة في ظل الاحترار العالمي الذي يواجهه العالم اليوم، لكن وجد الباحثون أنّ تلك الاستراتيجية، على الرغم من فعاليتها على المدى القصير إلا أنها تهدد حياة النباتات على المدى البعيد، ويمتد ضررها إلى الإنسان، خاصة وأنه يعتمد على النباتات في حياته. 

عناصر مهمة 

التربة غنية بالكثير من العناصر الغذائية المهمة لحياة النباتات، لعل أبرزهم، عنصري: النيتروجين والفوسفور؛ ونجدهم في أسمدة التربة باستمرار، وعندما تنخفض مستوياتها في التربة، يصبح نمو الجذور أبطأ ولا تستطيع التكيف مع درجات الحرارة المرتفعة. لكن اكتشف الباحثون أنّ استجابة النباتات للحرارة المرتفعة عبر زيادة معدل نمو تلك الجذور، يتسبب في خفض مستويات النيتروجين والفوسفور في التربة. 

وما نراه اليوم، يقول أنّ درجات الحرارة العالمية آخذة في الارتفاع، ما يعني أنّ مستقبل غذائنا في خطر. لذلك، يحتاج العلماء إلى فهم تلك التفاصيل التي تساعدهم في هندسة المحاصيل التي نعتمد عليها بصورة أساسية في غذائنا، بحيث تتناسب مع التغيرات المناخية. 

فهم أعمق! 

اختار الباحثون نبات "رشاد أذن الفأر"، واسمه العلمي (Arabidopsis thaliana)، وعرضوا النبات للحرارة المرتفعة، ولاحظوا أن الجزء الأعلى من النبات فوق سطح الأرض، نما أطول عند تعريضه للحرارة المرتفعة. ما جعلهم يتساءلون بخصوص النباتات الأخرى، مثل الأرز وفول الصويا، وما إذا كانت تتأثر؛ خاصة وأنّ البشر يعتمدون على تلك النباتات باستمرار. بالفعل، كرروا التجربة على الأرز وفول الصويا، ووجدوا أنّ جذورها تنمو بسرعة، لكن هذا اعتمادًا على عنصري النيتروجين والفوسفور الموجودان في التربة. 

تفاصيل جزيئية 

أراد العلماء التعمق داخل خلايا النباتات والبحث في التفاصيل الجزيئية، لفهم العلاقة بين النيتروجين والفوسفور ومعدل نمو الجذور. وفي نبات رشاد أذن الفأر، وجدوا 2 من البروتينات التي تفسر تلك العلاقة، وهما: HY5 وNRT1. لكن، مع انخفاض مستويات النيتروجين والفوسفور، يؤثر بروتين HY5 على التعبير الجيني للبروتين NRT1.1؛ فيتباطأ نمو الجذور. وجد الباحثون أيضًا أنّ هناك بروتينين مشابهين في الأرز وفول الصويا، يتحكمان في النمو؛ بناءً على كمية النيتروجين والفوسفور المتاحة. 

يدرس الباحثون تلك البروتينات لمعرفة مدى قابلية استخدامها في التكيف مع التغيرات المناخية وهندسة النباتات، بحيث لا نفقد غذائنا الأساسي على المدى البعيد في ظل الاحترار العالمي.