اكتشاف هرمون نباتي قد يغير مستقبل الإنتاج الغذائي.. تحسين مقاومة الأمراض والمحاصيل

تحارب النباتات الأمراض يوميًا، لكن هذا القتال غالبًا ما يكون على حساب النمو، عندما ينشط النبات جهازه المناعي، يتباطأ النمو عادة، مما قد يقلل إنتاج الغذاء للمزارعين الذين يعتمدون على محاصيل صحية وقوية.

النباتات تصاب بالأمراض أيضًا

تمتلك النباتات نظام دفاع يشبه نظام البشر. عند مهاجمة الحشرات أو إصابة النبات بمرض، ينشط النبات بسرعة نظامه الدفاعي ويطلق هرمونات تساعده على البقاء.

لكن هناك ثمن لذلك: عندما يركز النبات على حماية نفسه، يقل استثمار الطاقة في النمو، كما يشعر الإنسان بالضعف أثناء المرضن المحاصيل الغذائية مثل القمح والذرة وفول الصويا تحتاج إلى النمو المستمر لإنتاج حصاد كبير، وتباطؤ النمو أثناء مقاومة الأمراض قد يؤثر على الإمدادات الغذائية.

توازن النمو والمناعة

درس علماء جامعة ولاية كولورادو كيفية توازن النباتات بين النمو والدفاع، قاد الفريق البروفسور كريس أرجيسو وركز على تعديل سلوك الهرمونات أثناء الإجهاد.

الدراسة منشورة في مجلة Current Biology.

عند تهديد النبات بالمرض، ترتفع بعض الهرمونات لمحاربة العدوى، بينما تنخفض هرمونات النمو، ما يؤدي إلى ما يسميه العلماء “تضارب النمو والدفاع”.

العثور على مفتاح الإيقاف

استخدم الباحثون نبات Arabidopsis thaliana كنموذج، المعروف باسم الثاليس كريس، بسبب فهمهم الجيد لبيولوجيته، عمل الفريق على نباتات تحمل طفرة مناعية تجعل جهازها المناعي نشطًا دائمًا، ما أعاق نموها.

عن طريق ضبط مستويات الهرمونات بعناية، تمكن العلماء من إعادة النمو دون إضعاف مقاومة الأمراض، بل زادت المقاومة في بعض الحالات.

قال أرجيسو: “سيُظهر الوقت كيف سيؤثر ذلك عند تطبيقه على المحاصيل، لكنه قد يكون اكتشافًا ثوريًا مشابهًا للثورة الخضراء قبل 60 عامًا من حيث الأمن الغذائي”.

الثورة الخضراء

قبل حوالي 60 عامًا، بدأت الثورة الخضراء التي عززت إنتاج الغذاء عالميًا من خلال محاصيل عالية الإنتاج وأساليب زراعية حديثة.

قاد الجينياتي وعالم أمراض النبات نورمان بورلوغ هذا التحول، وحقق زيادة كبيرة في محصول القمح، مما ساهم في تجنب المجاعات في العديد من الدول، وحصل على جائزة نوبل للسلام.

ومع ذلك، استخدمت هذه المحاصيل كميات كبيرة من الأسمدة والمبيدات الكيميائية، مما تسبب في أضرار بيئية على المدى الطويل.

دعم الزراعة المستدامة

يأمل أرجيسو وفريقه في تطوير تحسينات أكثر استدامة. إذا كانت المحاصيل تقاوم الأمراض طبيعيًا مع الحفاظ على النمو، قد يقل استخدام المواد الكيميائية والأسمدة.

قال أرجيسو: “نريد إنشاء محاصيل تدافع بفعالية دون فقدان الإنتاجية، وهذا حلم كل مزارع، نسميها الثورة الخضراء .

نظام المناعة النباتي يشبه الدماغ

تستجيب النباتات للبيئة عبر هرمونات نباتية تُعرف بالـ phytohormones، والتي تتحكم بالنمو والتطور والدفاع.

إحدى مجموعات هذه الهرمونات هي السيتوكينينات، المسؤولة عن انقسام الخلايا ونمو النبات. عند اكتشاف المرض، تنخفض مستويات السيتوكينين، ما يوجه الطاقة للدفاع بدلاً من النمو.

في الدراسة، أعاد الباحثون مستويات السيتوكينين للنباتات ذات المناعة المفرطة، وعاد النمو مع الحفاظ على مقاومة الأمراض.

بدل البحث عن تعديل العديد من الجينات، ركز الفريق على توازن الإشارات الكيميائية داخل النبات، بطريقة تشبه وصف الطبيب لدواء لتصحيح خلل كيميائي.

من المختبر إلى الحقول

الخطوة التالية هي تطبيق هذا الاكتشاف على محاصيل رئيسية مثل القمح والذرة وفول الصويا، لتمكين المزارعين من الحصول على محاصيل عالية الإنتاجية مقاومة للأمراض بشكل طبيعي، وتقليل الاعتماد على المواد الكيميائية.

يستكشف الفريق شراكات مع برامج التربية حول العالم لاختبار هذه الطفرات في مناخات ومناطق مختلفة.

اكتشافات من القلب العلمي

قاد المشروع غريس جونستون كجزء من دراستها العليا، مستفيدة من إرشاد أرجيسو، لتظهر كيف يمكن للبحث في هرمونات النباتات أن يقدم حلولًا عملية للزراعة.