النباتات ترى تحت الأرض عبر توجيه الضوء لجذورها

كتابة: أليس كلاين.
ترجمة: ماسه أبوبكر.
مراجعة: أغادير المطيري.

لحظة اكتشافٍ؟ يبدو أن النباتات تضخ ضوء الشمس مباشرةً للأسفل نحو الجذور التي تحت الأرض لتساعدها على النمو. فلطالما كان معروفاً أن مستقبلات الضوء في الساق، الأوراق، والأزهار تساعد على تنظيم نمو النباتات. وتحتوي الجذور أيضاً على مستقبلاتٍ للضوء، ولكن لم يكن واضحاً كيفية تحسسها للضوء عميقاً داخل التربة المظلمة.

استخدم هيو-جون لي من جامعة سيول الوطنية في جنوب كوريا وزملاؤه نبات الأرابيدوبسيس ثالينا كنموذجٍ لدراسة هذه الظاهرة، وهو نباتٌ صغيرٌ مزهرٌ من فصيلة النباتات الخردلية. فوجدوا أن ساق النبات يتصرف كسلكٍ للألياف الضوئية، حيث يوصل الضوء للأسفل نحو مستقبلاتٍ في الجذور تسمى بالفيتوكرومات (صبغٌ نباتيٌّ). وسينشط هذا إنتاج بروتينٍ يُسمى بـ إتش واي 5، والذي يُحفز نمو الجذور بشكلٍ صحيٍّ.

عندما عُدلت النبات وراثياً للحصول على طفرةٍ في الفيتوكروم، قل إنتاج بروتين الإتش واي 5. كما أن جذورها تصغر وتتشابك بشكلٍ معقدٍ عند تواجد الطفرة في إتش واي 5.

الضوء مقابل الكيماويات
قام الباحثون بوصل مصدرٍ للضوء بساق النبات بواسطة ليفٍ بصريٍّ للتأكد مما إذا كان الضوء ينتقل مباشرةً عبر النبات أم يقوم بتفعيل إشاراتٍ كيميائيةً تنتقل إلى الجذور، فأكد كاشفٌ وُضع تحت الأرض عند نهاية الجذر أن الضوء انتقل عبره.

كما لم يتم رصد أي زيادةٍ ملحوظةٍ في نمو الجذر عند معالجة عينة نبات الأرابيدوبسيس ثالينا في الظلام باستخدام إشاراتٍ كيميائيةً شائعةٍ في النباتات مثل السكّروز (سكر القصب)، مما يبين أن هذه الكيماويات لا تؤدي للنمو.

وظيفةٌ مشتركة؟
لُوحظ أن الضوء الأحمر هو صاحب الكفاءة الأعلى عندما ينتقل عبر النبات، حيث يقول لي أن الأطوال الموجية الطويلة للضوء الأحمر ربما تجعله الأفضل لأنه يستطيع أن ينتقل لمسافاتٍ أطول من الضوء ذو الموجات القصيرة مثل الضوء الأزرق والأخضر. إلا أن شدة الضوء ستكون منخفضةً جداً بحيث لا تستطيع الكائنات في التربة رؤيته وهو يضيء الجذور، أو أن تستطيع البكتيريا التقاطه لتستخدمه في عملية البناء الضوئيّ.

يقول لي إن معظم النباتات تحتوي على الفيتوكروم، مما يشير إلى أن ضخ ضوء الشمس مباشرةً لأسفل الساق تُعد آليةً شائعةً تُستخدم لتحسين نمو الجذور. ويقول مايك هايدون من جامعة ملبورن في أستراليا أن هذا يُعتبر منطقياً، لأن الإشارات الضوئية تعتبر أسرع من الإشارات الكيميائية.

إلا أن هايدون يقول أن الدراسة مع ذلك لا تقدم دليلاً أكيداً، حيث وجد الباحثون أن النباتات تستغرق ساعتان من التعرض الأول للإضاءة لتفعيل فيتوكروم الجذور، أي أنه أطول من المتوقع في حال توصيل الضوء مباشرةٍ. كما يقول هايدن أن الدراسة تحققت فقط من مجموعةٍ من الإشارات الكيميائية التي من الممكن أن تعمل كوسيط نقلٍ بين الضوء، الساق، والجذور. ويضيف: “هذا لا ينفي فعلاً إمكانية وجود إشارةٍ وسيطةٍ متحركةٍ”.

المصدر: (newscientist)

أليس كلاين (Alice Klein)
هيو-جون لي (Hyo-Jun Lee)
جامعة سيول الوطنية (Seoul National University)
نبات الأرابيدوبسيس ثالينا (Arabidopsis thaliana)
الفيتوكرومات (phytochromes)
إتش واي 5 (HY5)
مايك هايدون  (Mike Haydon)
جامعة ملبورن في أستراليا (University of Melbourne, Australia)

 

 

 

Article Tags

Comments are closed.