دراسة : كيفية تعامل النباتات مع الجوع عند نقص الطاقة الشمسية

اكتشف الباحثون أن النباتات تنشط عملية البلعمة الذاتية في خلايا أوراقها لإنتاج الأحماض الأمينية التي تستخدم للبقاء في ظروف الجوع والحاجة للطاقة. تشير النتائج إلى أن استخدام الأحماض الأمينية في النباتات يمكن التحكم فيه عن طريق التلاعب في عملية البلعمة الذاتية .

دراسة : طريقة تعامل النباتات مع الجوع عند نقص الطاقة الشمسية
في دراسة قام بها باحثون من جامعة توهوكو، اكتشفوا أن النباتات تنشط البلعمة الذاتية في خلايا أوراقها لاشتقاق الأحماض الأمينية، التي تستخدم للبقاء في ظل ظروف مثل الجوع والاحتياج إلى الطاقة، وتظهر النتائج أن استخدام الأحماض الأمينية في النباتات يمكن التحكم فيه عن طريق التلاعب في البلعمة الذاتية .

التمثيل الضوئي
تستخدم النباتات الطاقة الشمسية للنمو من خلال عملية تعرف باسم التمثيل الضوئي، تحدث تفاعلات التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء، وهي عبارة عن حجرات داخل الخلايا في الأعضاء الخضراء، وبشكل رئيسي في الأوراق، وفي الطبيعي لا تستطيع النباتات الحصول على ما يكفي من الطاقة الشمسية عندما تغطي عليهم النباتات المجاورة أشعة الشمس، وفي الحقول الزراعية فإن أشعة الشمس تكون غير كافية بسبب الطقس غير العادي، أو الكوارث الطبيعية مثل الفيضانات، التي تعمل على تثبيط الحصول على الطاقة بقوة في هذه المحاصيل، لذلك يهتم العديد من الباحثين بمعرفة كيفية تعامل النباتات مع ” الجوع ” بسبب نقص الطاقة الشمسية .

عن الدراسة
كان كلا من الدكتورة ماسانوي إيزومي والدكتور هيرويوكي إيشيدا من جامعة توهوكو قد أثبتا سابقا أن البلاستيدات الخضراء النباتية يتم هضمها بنشاط من خلال عملية من البلعمة الذاتية أثناء تجويع الطاقة، والالتهام الذاتي هو عملية ” الأكل الذاتي ” لاستهلاك جزء من البروتينات الموجودة داخل الخلايا في خلايا حقيقية في النواة، مثلما يحدث في الخميرة والبشر والنباتات، وركزت المجموعة البحثية على الدور الدقيق لهذا الالتهام الذاتي المستهدف للبلاستيدات الخضراء في استراتيجية بقاء النبات تحت ضغط منخفض الطاقة، وقالت إيزومي : ” افترضنا أن الالتهام الذاتي المرتبط بالكلوروبلاست يرتبط ارتباطا وثيقا باستقلاب الأحماض الأمينية في النباتات المتعطشة للطاقة ” .

ما اكتشفته الدراسة
وفقا للدراسة، عندما يتعرض نبات الرشاد الشهير باسم Arabidopsis thaliana لضغوط الجوع، حيث يتم نقل هذه النباتات إلى ظلام تام، فإنها قادرة على النمو لعدة أيام، ويتم تنشيط الهضم الذاتي لبروتينات البلاستيدات الخضراء بسرعة وزيادة مستويات الأحماض الأمينية. ويتم كبت هذا الاستجابة خلال المرحلة المبكرة من إجهاد الجوع في النباتات التي تفتقر إلى آلية البلعمة الذاتية .

ووجدت المجموعة أيضا أن مستويات الأحماض الأمينية المتفرعة السلسلة ” BCAAs ” وهي (valine ،leucine ،isoleucine )، تزداد بشكل خاص في نبات الرشاد من النوع البري، وعلى العكس فإن الزيادة في الأحماض الأمينية متفرعة السلسلة، تتعرض لخطر شديد في طفرات البلعمة الذاتية، وأوضحت إيزومي : ” إن الطفرات التي تفتقر إلى الإنزيمات اللازمة لإعادة استخدام الأحماض الأمينية متفرعة السلسلة كمصدر للطاقة، أظهرت أيضا انخفاض نسبة الاحتمال مع الإجهاد الجوعي، ونحن نتوقع أن تتعاون مسارات إعادة البلعمة الذاتية مع الأحماض الأمينية متفرعة السلسلة في النباتات للتغلب على هذا الإجهاد “.

إعادة تدوير الأحماض الأمينية
إعادة تدوير الأحماض الأمينية مهم في إنتاجية المحاصيل، حيث يتم تعبئة الأحماض الأمينية المشتقة من انهيار البروتين وتخزينها في البذور في محاصيل الحبوب قبل الحصاد، وتظهر النتائج الحالية إمكانية أن يسمح التلاعب بالالتهام الذاتي للنباتات بتعديل استخدامها للأحماض الأمينية، ويعتقد الباحثون أن المزيد من توضيح آليات تنظيم الالتهام الذاتي للبلاستيدات الخضراء، يمكن أن يوفر طرقا جديدة لتحسين الجودة أو الإنتاجية في زراعة الحبوب .