من أجل تقليل الاعتماد عليها.. باحثون يكشفون عن آليات تحكّم النباتات بامتصاص الأسمدة النيتروجينية | علوم

يتجّه الباحثون إلى تطبيق تلك الأليات البيولوجية على العديد من النباتات، خاصة تلك التي تتطلب زراعتها أسمدة أقل، ومنها المحاصيل الرئيسية مثل الأرز والحبوب الأخرى.

كشفت دراسة حديثة قام بها باحثون في جامعة توهوكو اليابانية، عن الآليات البيولوجية التي تتبعها النباتات عند امتصاصها الأسمدة النيتروجينية من جذورها، والتي تم تطبيقها مختبريا على نبات الرشاد الصغير.

وتحتوي الأسمدة النيتروجينية في الغالب على النيتروجين، مثل أيونات الأمونيوم (NH4 +)، وهو الشكل الكيميائي الذي يتم فيه امتصاص النيتروجين بسهولة عن طريق جذور النباتات.

وبحسب الدراسة التي نُشرت قي دورية “فرونتيرز إن بلانت ساينس” (Frontiers in Plant Science)، فإن الآليات البيولوجية في تنظيم استخدام جذور النباتات للنيتروجين عبر أنظمة التحكم في الجينات والبروتينات، يمكن أن تساعد في تطوير المحاصيل التي تتطلب أسمدة نيتروجينية أقل لإنتاج غلال مقبولة.

تطوير المحاصيل

يقول عالم الكيمياء الحيوية النباتية سويشي كوجيما من جامعة توهوكو، رئيس الفريق البحثي في البيان الصحفي الصادر عن الجامعة إن “أحد الأهداف الرئيسية للبحوث الزراعية الحديثة هو تطوير المحاصيل التي يمكن أن تنمو بشكل صحي دون الاعتماد على الكثير من الأسمدة النيتروجينية المضافة لها”.

ولفهم وتطبيق آلية التحكم بامتصاص الأسمدة النيتروجينية في جذور النباتات، ودراستها جينيا والتحكم بها في المختبر، قام الباحثون بدراسة نبات “رشاد أذن الفأر” (Arabidopsis thaliana)، وهو نوع شائع يستخدم في الدراسات المختبرية في علوم النبات.

وأظهرت الدراسة الجينية المختبرية لهذا النبات أن النباتات تتكيف وتستجيب مع بيئات الأمونيوم، المكون الرئيسي لسماد النيتروجين، حيث تمتص النباتات النيتروجين من التربة، وبذلك تعمل على التحكم بالسماد النيتروجيني.

كما وجد الباحثون أن نبات الرشاد يزدهر في التربة المؤكسدة، حيث تكون النترات هي المصدر الأساسي للنيتروجين. يقول كوجيما “تُظهر نتائج تطبيقاتنا المختبرية مجتمعة آليات التنظيم الجيني للنباتات عند استخدامها للأسمدة النيتروجينية في جذورها”.

وبينت الدراسة أن هناك 3 آليات لتكيف النبات مع بيئات الأمونيوم، وتعتبر انعكاسا للعوامل والنظم الجينية، وهي:

• أولا: الاستجابة السريعة للإنزيمات في جذور النباتات عند توفير الأمونيوم.
• ثانيا: تطوير الجذور الجانبية للنباتات عن طريق قمع استطالة الجذر الرئيسية عند توفير الأمونيوم.
• ثالثا: الحفاظ على قدرة عالية لنقل الأمونيوم المنخفض التقارب.

تطبيقات أخرى

وبعد نتائج التطبيقات المختبرية على نبات الرشاد، فإن الباحثين يتجهون إلى تطبيق تلك الآليات البيولوجية على الأنواع النباتية الأخرى، وخاصة النباتات التي تتطلب زراعتها أسمدة أقل، ومنها نباتات المحاصيل الرئيسية مثل الأرز والحبوب الأخرى.

وإذا نجحت التطبيقات على الأنواع أخرى من نباتات المحاصيل، فإن ذلك قد يفتح الطريق أمام مزارعي النباتات وعلماء الوراثة، لزراعة المحاصيل التي قد تحتاج إلى كمية أقل من الأسمدة، والتي ستساعد بالطبع في إنتاج الغلال اللازمة لإطعام العالم.

من ناحية أخرى، يقول بيان جامعة توهوكو إن هناك آلية أخرى يمكن أن تكون مفتاحا آخر للنجاح، وتتعلق بتعزيز إنتاج أو نشاط الإنزيمات التي تصنع الأحماض الأمينية.