به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، مطالعه‌ای که توسط دانشگاه‌های بن و میشیگان انجام شده نشان می‌دهد که توانایی برخی گیاهان برای زنده ماندن در خشکسالی طولانی مدت و احیای مجدد پس از باران به دلیل شبکه گسترده‌ای از ژن‌ها است، نه یک ژن معجزه آسا. برخی از گونه‌های گیاهی این توانایی را دارند که دوره‌های طولانی بدون آب را تحمل کنند و پس از یک بارش خفیف باران به حالت سبز خود بازگردند. مطالعه مشترک انجام شده توسط دانشگاه های بن و میشیگان نشان می‌دهد که این ویژگی منحصر به فرد از یک  ژن معجزه آسا و منحصر به فرد ریشه نمی‌گیرد، در عوض، این انعطاف پذیری نتیجه شبکه‌ای به هم پیوسته از ژن‌ها است که بیشتر آن‌ها را می‌توان در انواع گیاهی با مقاومت کم تر نیز یافت.

یافته‌های این تحقیق به تازگی در ژورنال The Planet منتشر شده است. محققان گونه‌ای را که به طور گسترده در دانشگاه بن مورد مطالعه قرار گرفته بود، گیاه رستاخیز که از نظر علمی با نام علمی Craterostigma Plantagineum(کراتروستیگما پلانتاگینیوم) شناخته می‌شود، به طور کامل مورد بررسی قرار دادند. نام آن به خوبی نشان دهنده توانایی آن برای بازگشت آن از حالت به نظر مرده آن به حیات در طول دوره‌های خشکسالی است. این گیاه شگفت انگیز، علی رغم اینکه پس از ماه‌ها تحمل کمبود آب به نظر بی جان می‌رسد، اما برای بازگشت به زندگی تنها به مقدار کمی‌آب نیاز دارد. پروفسور دورتا بارتل از مؤسسه فیزیولوژی مولکولی و بیوتکنولوژی گیاهان (IMBIO) در دانشگاه بن توضیح می‌دهد: " در مؤسسه ما، ما سال‌هاست در حال مطالعه نحوه انجام این کار توسط این گیاه بوده‌ایم. علایق ما شامل ژن‌هایی است که مسئول تحمل خشکی هستند. به طور فزاینده‌ای مشخص شد که این توانایی نتیجه یک ژن معجزه گر نیست. در عوض، ژن‌های زیادی درگیر هستند، که بیشتر آن‌ها در گونه‌هایی یافت می‌شوند که به خوبی با خشکسالی کنار نمی‌آیند."

گیاه هشت کروموزمی

در مطالعه حاضر، تیم بارتل به همراه محققان دانشگاه میشیگان (ایالات متحده آمریکا)، ژنوم کامل Craterostigma plantagineum را تجزیه و تحلیل کردند. آن‌ها با یک ژنوم کاملا پیچیده مواجه شدند، در حالی که اکثر حیوانات دو نسخه از هر کروموزوم دارند، یکی از مادر و دیگری از پدر ،کراتروستیگما دارای هشت کروموزوم است. به چنین ژنوم‌های هشت برابری، اصطلاحا اکتوپلوئید نیز گفته می‌شود. در مقابل ما انسان‌ها دیپلوئید هستیم. بارتل می‌گوید: " چنین تکثیر اطلاعات ژنتیکی را می‌توان در بسیاری از گیاهانی که تحت شرایط سخت تکامل یافته‌اند مشاهده کرد. اما چرا اینطور است؟ یک دلیل احتمالی این است که، اگر یک ژن به جای دو نسخه در هشت نسخه وجود داشته باشد، در اصل می‌توان آن را چهار برابر سریعتر خواند. بنابراین، یک ژنوم اکتوپلوئید می‌تواند مقادیر زیادی از پروتئین مورد نیاز را به سرعت تولید کند. همچنین به نظر می‌رسد که این توانایی برای توسعه تحمل خشکی مهم باشد. در کراتروستیگما، برخی از ژن‌های مرتبط با تحمل بیشتر به خشکی، حتی بیشتر تکرار می‌شوند.این پروتئین‌ها به اصطلاحا ELIPs نامیده می‌شوند که مخفف پروتئین‌های القای اولیه نور است، زیرا آن‌ها به سرعت توسط نور روشن می‌شوند و از استرس اکسیداتیو محافظت می‌کنند. آن‌ها در تعداد زیادی کپی در همه گونه‌های مقاوم به خشکی وجود دارند. بارتل توضیح می‌دهد :" کراتروستیگما نزدیک به ۲۰۰ ژن ELIP دارد که تقریبا یک‌سان هستند و در خوشه‌های بزرگی از ده یا بیست کپی بر روی کروموزوم‌های مختلف قرار دارند."  بنابراین گیاهان مقاوم به خشکسالی احتمالا می‌توانند از شبکه گسترده‌ای از ژن‌ها استفاده کنند که در صورت بروز خشکسالی می‌توانند به سرعت آن را تنظیم کنند. گونه‌های حساس به خشکی معمولاً دارای ژن‌های یکسانی هستند، البته در تعداد نسخه‌های کمتر. این نیز تعجب آور نیست، دانه ها و گرده‌های بیشتر گیاهان اغلب پس از دوره‌های طولانی بدون آب هنوز هم قادر به جوانه زدن هستند. بنابراین برنامه ژنتیکی نیز برای محافظت در برابر خشکسالی دارند. این گیاه شناس توضیح می‌دهد: " با این حال، این برنامه به طور معمول در زمان جوانه زدن خاموش می‌شود و نمی‌تواند پس از آن دوباره فعال شود. بنابراین، تحمل به خشکی کاری است که اکثریت قریب به اتفاق گیاهان مقاوم به خشکی یا رستاخیز می‌توانند انجام دهند. ژن‌هایی که این توانایی را اعطا می‌کنند احتمالاً خیلی زود در سیر تکامل ظاهر شده‌اند. با این حال، این شبکه‌ها در گونه های مقاوم به خشکی کارآمدتر هستند و علاوه بر این، تنها در مراحل خاصی از چرخه زندگی فعال نیستند."

اکثر گونه‌ها می‌توانند تحمل خشکی را انجام دهند

گفته می‌شود، همه سلول‌های Craterostigma Plantagineum هم برنامه خشکسالی مشابهی ندارند. این موضوع توسط محققان دانشگاه دوسلدورف که در این مطالعه مشارکت داشتند، نشان داده شد.به عنوان مثال، ژن‌های مختلف شبکه خشکسالی در طول خشک شدن در ریشه‌ها نسبت به برگ‌ها فعال هستند. این یافته دور از انتظار نیست، برای مثال برگ‌ها باید از خود در برابر اثرات مخرب خورشید محافظت کنند. به عنوان مثال، ELIP در این امر به آن‌ها کمک می‌کند. با رطوبت کافی، گیاه رنگدانه‌های فتوسنتزی را تشکیل میֱدهد که حداقل تا حدی تابش را جذب می‌کند. این حفاظت طبیعی تا حد زیادی در طول خشکسالی با شکست مواجه می‌شود. در مقابل، ریشه ها نباید نگران آفتاب سوختگی باشند. این مطالعه درک اینکه چرا برخی گونه‌ها از خشکی رنج می‌برند را بهبود می بخشد. بنابراین در بلند مدت می‌تواند به پرورش محصولاتی مانند گندم یا ذرت کمک کند که بهتر با خشکسالی مقابله می‌کنند. در زمان تغییرات آب و هوایی، این موارد احتمالا در آینده بیش از هر زمان دیگری مورد توجه قرار خواهند گرفت.

پایان مطلب./