اختراق في أبحاث النبات: رؤى جديدة في تربية الشعير!

اختراق في أبحاث النبات: رؤى جديدة في تربية الشعير!

حقق علماء الأحياء في جامعة هاينريش هاينه دوسلدورف (HHU) تقدمًا كبيرًا في البحث في الهندسة المعمارية الزهرية للأعشاب. ويمكن لهذه الابتكارات أن تلعب دورا رئيسيا في تحسين الإنتاج الزراعي. في واحدة في المجلة المتخصصة اتصالات الطبيعة وفي الدراسة المنشورة، حدد العلماء الببتيد والمستقبلات المحددة التي تتحكم في نمو النورات في الأعشاب، بما في ذلك الشعير.

وللأعشاب أشكال أزهار متنوعة، حيث يتميز الشعير بنوراته البسيطة التي تشكل حبوبه على محور قصير يسمى "الراشيلا". تعتمد الدراسات على استنتاج مفاده أن شكل النورات يتم تحديده في وقت مبكر من نمو النبات من خلال حجم وموقع وعمر الأنسجة الإنشائية. تم الآن اكتشاف مسار الإشارات الذي ينظم نشاط بعض الأنسجة المرستمية في الشعير.

تأثير الببتيدات والمستقبلات

ويلعب الببتيد HvFCP1، الذي تفرزه خلايا الراشيلا، دورًا مركزيًا في هذه العملية. يتفاعل مع مستقبل HvCLV1 للتحكم في نمو المرستيم. وجد البروفيسور الدكتور يورغن شميد وفريقه أن الطفرات في جينات HvFCP1 أو HvCLV1 تتسبب في تضخم النورات والراكيلات، مما يؤدي إلى ظهور أزهار وحبوب متعددة من راشيلا واحدة. ومن المثير للاهتمام أن هذه الطفرات تشبه في الهندسة المعمارية نورات القمح.

تضع نتائج هذا البحث الأساس لمناهج تربية جديدة تعتمد على تحرير الجينوم، وبالتالي يمكن أن تتيح إنتاجًا أسرع لأصناف النباتات عالية الإنتاجية. يعد هذا العمل جزءًا من مشروع "أنظمة الخلايا الجذعية للحبوب" (CSCS) الممول من مؤسسة الأبحاث الألمانية ومجموعة التميز لأبحاث النبات CEPLAS في جامعة HHU.

نتائج بحث إضافية حول تكوين الأذن

وبالتوازي مع هذه التطورات، قدم فريق بحث دولي بقيادة معهد IPK-Leibniz تقريرا عن آليات تكوين الإذن في الشعير. النتائج نشرت في علم الأحياء الحالي أظهر أن نشاط المرستيم والتمايز هما عاملان حاسمان في هندسة الإزهار. ويؤكد توصيف طفرة معينة، تسمى flo.a أذن الشعير، النتائج التي تفيد بأن الجين HvALOG1 يلعب دورًا حاسمًا في تنظيم نسيج الأذن وتكوين الحدود بين الأعضاء الزهرية.

لا تؤدي الطفرات في HvALOG1 إلى تكوين سنيبلات إضافية فحسب، بل تؤدي أيضًا إلى اندماج الأعضاء الزهرية. هذه النتائج مهمة بالمقارنة مع القمح لأن تحديد جين القمح ALOG-1 ووظيفته في دراسة موازية يوضح مدى الترابط الوثيق بين مجالات البحث هذه.

تأثير التربية التقنية

توضح الدراسات المذكورة أعلاه التطور طويل المدى في تربية النباتات، التي ظلت تبحث عن طرق لزيادة التباين الوراثي لعقود من الزمن. في حين أن اختيار أصناف نباتية جديدة ذات سمات مرغوبة كان تقليديا محدودا بسبب التغيرات الجينية الطبيعية، فإن التقنيات الأحدث مثل الاستيلاد الطفري تقدم تقدما واعدا. منذ خمسينيات القرن الماضي، استخدم المربون طرقًا مثل الإشعاعات المؤينة والمواد الكيميائية لإدخال التعديلات الجينية.

تعتبر التربية بالطفرة طريقة تربية تقليدية ولا تخضع لقانون الهندسة الوراثية. وقد أدت هذه الأساليب إلى تطوير محاصيل ناجحة، مما أدى إلى إنتاج أكثر من 3000 نوع من الأصناف الطافرة ذات الصلة بأشعة جاما أو أشعة جاما المدرجة في قاعدة البيانات المشتركة بين منظمة الأغذية والزراعة والوكالة الدولية للطاقة الذرية. بعض الأمثلة على الأصناف الناجحة هي:

• Gerstensorte „Golden Promise“ (hoher Ertrag, verbesserte Mälzung)
• Hartweizen (für Brot und Pasta)
• Krankheitsresistente japanische Birne
• Dunkelrosa Grapefruit
• Halbzwergiger Reis
• Krankheitsresistente Bohne
• Erdnüsse mit festeren Schalen
• Sorten von Erbsen, Baumwolle, Pfefferminze, Sonnenblumen, Grapefruit, Sesam, Bananen, Maniok und Sorghum.

ترتبط هذه التطورات الناجحة في أبحاث النباتات ارتباطًا مباشرًا بالدراسات الحالية حول هندسة الأزهار، والتي لا تولد اهتمامًا علميًا فحسب، بل يمكن أن يكون لها أيضًا عواقب مهمة على الزراعة المستقبلية.