کشف یک حسگر جدید در گیاهان!

به گزارش مجله خبری نگار/برنا،دانشمندان موفق به شناسایی نقش شگفت‌انگیز و کمترشناخته‌شده عنصر روی در فرآیند تثبیت نیتروژن در گیاهان لگوم (حبوبات) شدند؛ کشفی که می‌تواند آینده کشاورزی را متحول کرده و راه را برای تولید محصولاتی ارزان‌تر و سازگارتر با محیط زیست هموار کند.

کشف یک حسگر جدید در گیاهان

به گزارش science tech daily پژوهشگران دانشگاه آرهوس دانمارک با همکاری محققانی از دانشگاه پلی‌تکنیک مادرید اسپانیا و مرکز اروپایی تابش سینکروترون در فرانسه موفق به شناسایی یک پروتئین جدید موسوم به FUN (Fixation Under Nitrate) شدند که به‌عنوان یک حسگر حساس به روی عمل می‌کند. نتایج این تحقیق در مجله معتبر Nature منتشر شده و نشان می‌دهد که این پروتئین نقشی اساسی در تنظیم فرآیند تثبیت نیتروژن در گیاهان لگوم ایفا می‌کند.

به گفته جیشون لین، استادیار و نویسنده اول این مقاله: ما پس از بررسی بیش از ۱۵۰ هزار گیاه، موفق به شناسایی حسگر روی FUN شدیم. این کشف، بُعدی نو از زیست‌شناسی گیاهی را روشن می‌کند و نشان می‌دهد که روی نه‌تنها یک ریزمغذی حیاتی، بلکه یک سیگنال ثانویه در درون گیاهان نیز هست.

روی عامل کلیدی در تطبیق با محیط

گیاهان لگوم مانند سویا، لوبیا، نخود و باقالی دارای توانایی منحصربه‌فردی هستند که از طریق ایجاد رابطه همزیستی با باکتری‌های خاصی به نام ریزوبیا (Rhizobia)، نیتروژن موجود در هوا را به شکل قابل جذب برای گیاه تبدیل می‌کنند. این فرآیند در ساختار‌های ویژه‌ای به نام گره‌های ریشه‌ای (Nodules) انجام می‌شود. اما این گره‌ها به شدت نسبت به شرایط محیطی حساس هستند و عوامل تنش‌زایی همچون دمای بالا، خشکسالی، شوری خاک، یا حتی وجود مقادیر زیاد نیتروژن در خاک، می‌تواند عملکرد آنها را مختل کند.

مطالعه اخیر نشان داد که عنصر روی نقش سیگنال‌دهنده‌ای دارد که به گیاهان در تفسیر شرایط محیطی کمک کرده و تنظیم کارآمد فرآیند تثبیت نیتروژن را ممکن می‌سازد.

پروتئین FUN کلید خاموش/روشن تثبیت نیتروژن

پروتئین FUN در این تحقیق به‌عنوان یک فاکتور رونویسی (Transcription Factor) شناسایی شده که هنگام افزایش نیتروژن در خاک، تجزیه گره‌های ریشه‌ای را آغاز می‌کند. به گفته کاسپر رویکر اندرسن مکانیسم عملکرد این پروتئین به‌طور مستقیم با سطح سلولی روی تنظیم می‌شود.

وی توضیح می‌دهد: ما نشان دادیم که FUN با سطوح بالای روی، به ساختار‌های فیلامانی غیرفعال تبدیل می‌شود و تنها زمانی که سطح روی کاهش می‌یابد، به شکل فعال خود بازمی‌گردد. این سازوکار دقیق، نقش کلیدی در مدیریت منابع نیتروژنی گیاه ایفا می‌کند.

چشم‌انداز کشاورزی هوشمندتر و پایدارتر

ادامه فعالیت تثبیت نیتروژن در شرایط متنوع محیطی نه‌تنها منجر به افزایش دسترسی گیاه به نیتروژن می‌شود بلکه باعث می‌شود پس از برداشت لگوم‌ها، نیتروژن باقی‌مانده در خاک نیز برای محصولات بعدی یا کشت هم‌زمان مفید واقع شود. این فرآیند می‌تواند مصرف کود‌های نیتروژنی شیمیایی را کاهش داده و هزینه‌های اقتصادی و آثار منفی زیست‌محیطی آنها را تا حد زیادی کم کند.

پژوهشگران اکنون در حال بررسی دقیق‌تر چگونگی تولید و رمزگشایی سیگنال‌های مبتنی بر روی در گیاهان هستند. هدف آنها استفاده عملی از یافته‌های جدید در بهبود عملکرد محصولات لگوم مهمی مانند لوبیای چشم‌بلبلی، سویا و باقالی است.