يؤدي الاكتشاف الكيميائي إلى عدم رغبة البذور في الإنبات – يمكن أن يساعد في زيادة الإمدادات الغذائية

براعم الفاصوليا مونج

البذور التي كانت ستظل نائمة ستبث في الحياة بمساعدة مادة كيميائية جديدة اكتشفها فريق بقيادة جامعة كاليفورنيا في ريفرسايد.

النباتات لديها القدرة على إدراك الجفاف. عندما يفعلون ذلك ، يطلقون هرمونًا يساعدهم على التمسك بالماء. يرسل هذا الهرمون نفسه ، ABA ، رسالة إلى البذور مفادها أن الوقت ليس مناسبًا للإنبات ، مما يؤدي إلى انخفاض غلة المحاصيل وتقليل الغذاء في الأماكن التي يكون الجو حارًا فيها – وهي قائمة طويلة بشكل متزايد نتيجة لتغير المناخ.

قال Aditya Vaidya ، عالم مشروع UCR ومؤلف الدراسة: “إذا قمت بحظر ABA ، فإنك تعبث بالمسار الكيميائي الذي تستخدمه النباتات لمنع إنبات البذور”. “مادة كيميائية جديدة لدينا ، Antabactin ، تفعل هذا بالضبط. إذا طبقناه ، فقد أظهرنا أن البذور الخاملة سوف تنبت “.

تم وصف مظاهرات فعالية Antabactin في ورقة جديدة نشرت في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.

Antabactin يساعد على تنبت الشتلات

Antabactin يساعد الشتلات على الإنبات على الرغم من الحرارة التي قد تمنعهم من الإنبات. الائتمان: UCR

يعتمد هذا العمل على إنشاء نفس الفريق لمادة كيميائية تحاكي تأثيرات هرمون ABA ، الذي تنتجه النباتات استجابةً لإجهاد الجفاف. تعمل هذه المادة الكيميائية ، Opabactin ، على إبطاء نمو النبات بحيث تحافظ على الماء ولا تذبل. وهو يعمل عن طريق حث النباتات على إغلاق المسام الدقيقة في أوراقها وسيقانها ، مما يمنع الماء من الهروب.

بعد ذلك ، أراد الفريق إيجاد جزيء له تأثير معاكس ، ويفتح المسام ، ويشجع الإنبات ويزيد من نمو النبات. على الرغم من إزالة سبات البذور إلى حد كبير من خلال التكاثر ، إلا أنه لا يزال يمثل مشكلة في بعض المحاصيل مثل الخس.

مظاهرة ANT

تظهر صور الأشعة تحت الحمراء زيادة النتح (باللون الأزرق) في نباتات القمح والطماطم المعالجة بـ ANT. الائتمان: Aditya Vaidya / UCR

قال شون كاتلر ، أستاذ بيولوجيا الخلايا النباتية في جامعة كاليفورنيا ، والمؤلف المشارك للدراسة ، إن تسريع وتباطؤ نمو النبات من الأدوات المهمة للمزارعين. قال “إن بحثنا يدور حول إدارة كل من هذه الاحتياجات”.

للعثور على عكس Opabactin ، سرعان ما صنعت Vaidya 4000 مشتق منه. قال كاتلر: “لقد عثر على إبرة في كومة القش الكيميائية ، والمركب الذي صنعه يجمد مستقبلات ABA ، وهو فعال بشكل غير عادي.”

أظهر أعضاء الفريق في ورقتهم البحثية أن تطبيق Antabactin على بذور الشعير والطماطم يسرع الإنبات. يمكن تصور أن كل من Antabactin و Opabactin يمكن أن يعملوا معًا لمساعدة المحاصيل على الازدهار في عالم يصبح أكثر جفافاً وسخونة.

بمجرد أن يساعد Antabactin البذور على الإنبات في نباتات صحية ، قد يبدأ المزارع في توفير المياه في وقت مبكر من موسم النمو عن طريق رش Opabactin. بهذه الطريقة ، يتم “تخزين” كمية كافية من الماء عندما تبدأ النباتات في الإزهار.

قالت Vaidya: “تمامًا مثل المرأة تتطلب مستويات أعلى من التغذية أثناء الحمل ، تتطلب النباتات المزيد من الماء والتغذية عندما تزهر وتوشك أن تؤتي ثمارها”. “هذا صحيح بالنسبة لمعظم المحاصيل ، خاصة بالنسبة للمحاصيل ذات الصلة اقتصاديًا مثل الذرة والقمح.”

يواصل فريق البحث التحقيق في الاختلافات في سكون البذور الناجم عن ABA في مجموعة متنوعة من الأنواع النباتية الأخرى. إنهم يريدون أيضًا فحص استخدام Antabactin كأداة كيميائية لزيادة نمو النبات في إعدادات الدفيئة حيث لا تكون المياه محدودة.

قال Vaidya: “نأمل في تحديد العناصر الجزيئية الرئيسية التي تحكم سبات البذور ، مما يقلل في النهاية من تأثير ضياع غلة المحاصيل بسبب الزراعة في الوقت المناسب للأسف أو إنبات البذور الضعيفة”.

المرجع: “تصميم Click-to-Lead لمضاد لمستقبلات ABA بيكومولار مع نشاط قوي في الجسم الحي” بواسطة Aditya S. Vaidya ، و Francis C. Peterson ، و James Eckhardt ، و Zenan Xing ، و Sang-Youl Park ، و Wim Dejonghe ، و Jun Takeuchi ، و Oded بري تال وجوليانا فاريا وديزي إلزينجا وبريان إف فولكمان وياسوشي تودوروكي وأساف موسكونا وماسانوري أوكاموتو وشون ر. كاتلر ، 16 سبتمبر 2021 ، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
DOI: 10.1073 / pnas.2108281118

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *