جذور النباتات تتحدى الجاذبية بحثًا عن الماء في أوقات الجفاف.. كشف آلية توجيه الجذور نحو الرطوبة

النباتات لا تستطيع الحركة، لكنها تتكيف باستمرار للبقاء. فهي تبحث عن الضوء، وتغرس جذورها عميقًا، وتبحث عن الماء عند حلول الجفاف.

تستعرض دراسة جديدة أجراها باحثون في معهد العلوم والتكنولوجيا النمساوي (ISTA)، وجامعة شمال غرب النمسا، ومراكز بحثية في أفريقيا والصين، كيف تدير النباتات بحثها عن الماء.

عندما تشح المياه، تُغيّر جذور النباتات مسارها المعتاد، فتتجاهل الجاذبية وتتجه نحو الرطوبة.

وقد يكون هذا التحول، الذي يُحفّزه بروتين يُسمى MIZ1، حاسمًا في تطوير محاصيل مقاومة للجفاف مستقبلًا.

الجاذبية توجه الجذور نحو الأسفل لتثبيت النبات في التربة، في عملية تُعرف بـ”الانتحاء الجذبي”.

إلا أن نقص الماء يدفع الجذور إلى الانحناء نحو الرطوبة، في سلوك يُعرف بـ”الانتحاء المائي”، وهو أقل دراسة من غيره.

نشرت الدراسة في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، وصرّح البروفيسور جيري فريمل بأن “إزالة تأثير الجاذبية تُبرز قوة الانتحاء المائي”.

ولتجاوز الحاجة لإرسال النباتات إلى الفضاء، استخدم العلماء منصة دوارة لإرباك الجذور. في هذا النظام،

أظهرت الجذور انحناءً واضحًا نحو الماء، ما أكد أن غياب الجاذبية يُعزز التوجه المائي.

وبتحليل دور MIZ1، وجد الباحثون أن النباتات التي تفتقر إليه فشلت في التوجه نحو الرطوبة، حتى في التربة الجافة، مما يدل على أهميته في التغلب على الجاذبية لصالح البحث عن الماء.

وأظهر اختبار آخر، باستخدام السوربيتول لمحاكاة الجفاف، أن النباتات الطبيعية أعادت توجيه جذورها نحو الرطوبة، بينما واصلت النباتات الطافرة النمو نحو الأسفل.

يتفاعل MIZ1 مع بروتينات PIN التي تنظم تدفق هرمون النمو “الأوكسين”. في الجفاف، يُغيّر MIZ1 قطبية PIN، مما يُعيد توزيع الأوكسين، ويُضعف الاستجابة للجاذبية لصالح الرطوبة.

باستخدام نظام الأجار المنقسم، لاحظ الباحثون أن النباتات التي تمتلك MIZ1 الوظيفي توجهت بوضوح نحو المناطق الرطبة. أما النباتات الطافرة، فلم تتكيف.

اللافت أن النباتات التي تفتقر إلى PIN2 وPIN3 أظهرت انتحاءً مائيًا مفرطًا، مما يشير إلى أن بروتينات PIN تضبط استجابة الجذر إلى جانب MIZ1.

هذا التوازن بين MIZ1 وPIN قد يكون مفتاحًا لتطوير محاصيل تتأقلم مع الجفاف. إذ أن تعزيز نشاط MIZ1 في محاصيل مثل القمح والذرة قد يُحسّن امتصاص الماء، ويُقلل من فقدان الغلة.

لا تزال الأسئلة قائمة حول كيفية عمل MIZ1 على المستوى الخلوي، ودور الهرمونات الأخرى في التفاعل مع هذا البروتين. كما يتطلب تعميم النتائج على محاصيل رئيسية دراسات ميدانية لاحقة.

في ظل تصاعد تأثير تغير المناخ، تقدم هذه الدراسة مسارًا واعدًا لتعزيز قدرة النباتات على الصمود في وجه الجفاف عبر تعديل سلوك الجذور.