مطالعه جدید نشان می دهد که ریشه ها به تنهایی قادر به اندازه گیری گرما هستند

دانشمندان برای مدتی متوجه شده اند که شاخه های گیاه چگونه به دماهای بالاتر واکنش نشان می دهند. سلول های آنها نیز اکسین بیشتری تولید می کنند، اما واکنش گیاه متفاوت از ریشه هایش است. سلول های اندام هوایی کشیده می شوند، ساقه بلندتر می شود و برگ ها باریک تر می شوند و از هم دورتر می شوند.

ریشه های گیاه دماسنج مخصوص به خود را برای اندازه گیری دمای خاک اطراف خود دارند و رشد خود را بر اساس آن تنظیم می کنند. از طریق آزمایش‌های گسترده، تیمی به رهبری دانشگاه مارتین لوتر هال-ویتنبرگ (MLU) توانستند نشان دهند که ریشه‌ها سیستم سنجش دما و پاسخ خاص خود را دارند. در یک مطالعه جدید در “ژورنال EMBO”، دانشمندان همچنین توضیح جدیدی برای چگونگی تشخیص و واکنش ریشه‌ها به دمای بالاتر ارائه کردند. نتایج می تواند به توسعه رویکردهای جدید برای اصلاح نباتات کمک کند.

مطالعه: Ai H. و همکاران. تنظیم وابسته به اکسین نرخ تقسیم سلولی، ترمومورفوژنز ریشه را کنترل می کند. مجله EMBO (2023): doi: 10.15252/embj.2022111926

محققان در تمام آزمایشات خود دریافتند که سلول های ریشه تولید هورمون رشد اکسین را افزایش داده و سپس به نوک ریشه منتقل می شود. در آنجا، تقسیم سلولی را تحریک کرد و ریشه ها را قادر ساخت تا به پایین تر از خاک برسند. کوینت توضیح می‌دهد: «از آنجایی که گرما و خشکسالی معمولاً پشت سر هم اتفاق می‌افتند، منطقی است که گیاهان به لایه‌های عمیق‌تر و خنک‌تر خاک که حاوی آب هستند، نفوذ کنند.

منبع: pressemitteilungen.pr.uni-halle.de



منبع

محققان از اتاقک های آب و هوایی برای بررسی چگونگی واکنش ارگانیسم گیاهی تال کرس و دو محصول کلم و گوجه فرنگی به افزایش دمای محیط استفاده کردند. آنها دمای محیط را از 20 به 28 درجه سانتیگراد (68 تا 82.4 درجه فارنهایت) افزایش دادند. پروفسور مارسل کوینت از موسسه کشاورزی و تغذیه می‌گوید: «تاکنون تصور می‌شد که شاخه گیاه فرآیند را برای کل گیاه کنترل می‌کند و به عنوان یک فرستنده از راه دور عمل می‌کند که به ریشه سیگنال می‌دهد که باید رشد خود را تغییر دهد.» علوم در MLU. تیم او اکنون توانسته است این موضوع را از طریق آزمایش های گسترده با همکاری محققان موسسه بیوشیمی گیاهی لایبنیتس (IPB)، ETH زوریخ و موسسه تحقیقات اصلاح نژاد ماکس پلانک در کلن رد کند. در یک آزمایش، دانشمندان شاخه های گیاهان را قطع کردند اما اجازه دادند ریشه ها به رشد خود ادامه دهند. کوینت می‌گوید: “ما دریافتیم که ریشه‌ها تحت تاثیر این قرار نگرفته‌اند و در دماهای بالا مانند گیاهان با شاخه‌های سالم رشد می‌کنند. دمای بالاتر تقسیم سلولی را تحریک می‌کند و ریشه‌ها به‌طور قابل‌توجهی طولانی‌تر می‌شوند.” این تیم همچنین از گیاهان جهش یافته استفاده کردند که شاخه های آنها دیگر قادر به تشخیص و پاسخ به دمای بالاتر نبودند. آنها بدون این نقص به ریشه پیوند زدند. در اینجا نیز ریشه ها توانستند به گرمای خاک واکنش نشان دهند، حتی اگر ساقه هیچ کاری انجام نداد.

این مطالعه همچنین بینش جدیدی را برای اصلاح نباتات ارائه می دهد. کوینت می گوید: “با توجه به تغییرات آب و هوایی، رشد ریشه برای پرورش اهمیت بیشتری پیدا می کند. درک مبنای مولکولی برای رشد ریشه وابسته به دما ممکن است به تجهیز موثر گیاهان در برابر تنش خشکی و دستیابی به عملکرد پایدار در دراز مدت کمک کند.” تیم Quint در سال های آینده به کار خود در این زمینه تحقیقاتی ادامه خواهد داد. چند هفته پیش، Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG، بنیاد تحقیقات آلمان) حدود 500000 یورو برای یک پروژه تحقیقاتی جدید دقیقاً در این زمینه به او اعطا کرد.

این مطالعه توسط DFG، صندوق بورس تحصیلی چین، بنیاد روزا لوکزامبورگ، بنیاد الکساندر فون هومبولت، و انجمن ماکس پلانک تامین شد.