مکانیسم تازه برای القای احساس سیری در گیاهان!

به گزارش مجله خبری نگار/سیناپرس، دانشمندان «دانشگاه نیویورک» (New York University) در پژوهش جدید خود، عوامل مولکولی را شناسایی کرده‌اند که مسئول احساس سیری گیاهان پس از جذب نیتروژن کافی است.

این یافته جدید می‌تواند به دانشمندان در پرورش گیاهانی کمک کند که نیتروژن بیشتری از خاک جذب می‌کنند و به کشاورزان امکان دهد تا مصرف کود‌های پرهزینه از نظر زیست‌محیطی و اقتصادی را کاهش دهند.

«گلوریا کروزی» (Gloria Coruzzi)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: ما با شناسایی تنظیم‌کننده‌های ژن که به سطوح و انواع گوناگون نیتروژن حساس هستند، یک عامل تنظیمی مهم کنترل‌کننده مصرف نیتروژن را برای بهبود جذب و تبدیل نیتروژن به نیتروژن آلی در گیاهان کشف کردیم.

در طول چند دهه گذشته، استفاده از کود‌های نیتروژنی به میزان قابل توجهی عملکرد محصولات کشاورزی جهان را افزایش داده است. با وجود این، گیاهان تنها حدود ۵۰ درصد از کود‌های اعمال‌شده را جذب می‌کنند. مقدار قابل توجهی از کود به منابع آب نفوذ می‌کند که می‌تواند به آبزیان آسیب برساند و به رشد جلبکی مضر منجر شود.

نیتروژن استفاده‌نشده باقی‌مانده در خاک به افزایش گاز گلخانه‌ای قوی اکسید نیتروژن می‌انجامد که در یک دوره ۱۰۰ ساله، ۲۷۳ برابر مؤثرتر از دی‌اکسید کربن در به دام انداختن گرما عمل می‌کند.

علاوه بر این، تولید و حمل کود‌ها پرهزینه است و دائما توسط مسائل ژئوپلیتیکی تهدید می‌شود. ذخیره‌سازی و حمل‌ونقل کود‌ها نیز به دلیل وجود یک مولفه ناپایدار نیتروژن در کود می‌تواند خطرناک باشد. کروزی گفت: بهبود بهره‌وری مصرف کود، تأثیرات مهم زیست‌محیطی، اقتصادی و ژئوپلیتیکی به همراه خواهد داشت.

پژوهشگران برای پرداختن به چالش‌های جهانی مربوط به کود‌های نیتروژنی، یک عامل تنظیمی جدید را کشف کردند که در توانایی گیاه برای احساس سیری هنگام جذب نیتروژن نقش دارد. «ویل هینکلی» (Will Hinckley) پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: این دانش ممکن است به مهندسی گونه‌های گیاهی پرخور کمک کند که مقدار بیشتری را از نیتروژن در دسترس جذب می‌کنند.

پژوهشگران در این پروژه، ژن‌هایی را که به نیتروژن به عنوان تابعی از دوز نیتروژن پاسخ می‌دهند، در گیاه شناسایی کردند. هدف آنها یافتن تنظیم‌کننده‌های خاص شرایط سیگنال‌های نیتروژن بود. این امر آنها را قادر کرد تا پروتئینی به نام HHO۵ را هدف قرار دهند که به عنوان یک تنظیم‌کننده کلیدی سیگنال‌دهی سیری نیتروژنی تعیین شده است. نکته مهم این است که HHO۵ بیان ژن گیاه را در سراسر ژنوم و رشد گیاه را به شیوه‌ای وابسته به دوز نیتروژن تنظیم می‌کند.

پژوهشگران دریافتند که انواع گوناگون نیتروژن، اثرات منحصربه‌فردی را بر سطح بیان ژن HHO۵ دارند که پروتئین HHO۵ را تولید می‌کند. این پروتئین یک عامل رونویسی کلیدی است که بیان ژن مورد نظر را در سراسر ژنوم تحریک می‌کند. آنها دریافتند سطح بیان HHO۵ زمانی افزایش می‌یابد که گیاهان حاوی نیتروژن آلی کافی باشند. این نوع از نیتروژن برای حمل‌ونقل و ذخیره‌سازی در مسافت‌های طولانی و سنتز اسید‌های آمینه ضروری مورد نیاز تغذیه انسان استفاده می‌شود.

مشخص شد که HHO۵ پس از القا توسط سیگنال‌های نیتروژن آلی، هم‌زمان دو نقش متفاوت را ایفا می‌کند.

تقویت بیان ژن‌هایی که به نیتروژن آلی و متابولیسم آمینواسید پاسخ می‌دهند.

مهار بیان ژن‌هایی که در جذب بیشتر نیتروژن معدنی از خاک دخیل هستند.

اساساً HHO۵ با مهار بیان ژن‌ها می‌گوید: من سیر هستم.

به نقل از ایسنا، «ماریانا اوبرتلو» (Mariana Obertello) از پژوهشگران این پروژه گفت: یافته‌های به‌دست‌آمده از این ایده پشتیبانی می‌کنند که HHO۵ سیگنال اشباع نیتروژن آلی را می‌فرستد و جذب نیتروژن معدنی از خاک را متوقف می‌کند. علاوه بر این، از آنجا که حذف HHO۵ جذب نیتروژن را بهبود می‌بخشد، نشان می‌دهد که اصلاح HHO۵ پتانسیل ایجاد بهبود‌های ملموس را در جذب و متابولیسم نیتروژن گیاه دارد.