فلوریژن، هورمون گل‌دهی

بسیاری از گیاهان جزو گیاهان «روزکوتاه» هستند؛ یعنی وقتی روزها کوتاه می‌شوند شروع به گل دادن می‌کنند. به همین خاطر است که وقتی باغداران می‌خواهند مرحله‌ی گل‌دهی گیاهان را تحریک کنند، میزان نور رسیده به گیاه را از هجده ساعت در روز به دوازده ساعت کاهش می‌دهند. این کار فقط از دید گیاه موضوعی تأسف‌برانگیز است: شش ساعت نور کمتر در روز یعنی شش ساعت فتوسنتز کمتر و از این رو، انرژی کمتر برای گیاهانتان در قالب قند. با همه‌ی این تفاسیر، ماده‌ای وجود دارد که بدون نیاز به کاهش میزان نور رسیده به گیاه، می‌توان به‌وسیله‌ی آن گل‌دهی گیاهان را تحریک کرد.

دقیقاً چه اتفاقی رخ می‌دهد وقتی روزها کوتاه‌تر می‌شود یا شما میزان نور را به دوازده ساعت در روز کاهش می‌دهید؟ وقتی میزان نور رسیده به گیاه به دوازده ساعت یا کمتر کاهش می‌یابد، برگها شروع به تولید ماده‌ای می‌کننده که گل‌دهی را تحریک می‌کند و همین ماده در تمام گیاه پخش می‌شود. نام این ماده فلوریژن یا هورمون گل‌دهی است.

اصطلاح گیاه روزکوتاه اصطلاحی کاملاً دقیقی نیست. اینطور نیست که چون روزها در حال کوتاه‌تر شدن است سبب می‌شود گیاه تصمیم به گل‌دهی کند، بلکه چون شبها در حال طولانی‌تر شدن است گیاه چنین اقدامی انجام می‌دهد. با اینکه این تفاوت اندکی مسخره به نظر می‌رسد، این مسئله دلیل به تأخیر افتادن گی‌دهی گیاهان را آن زمان که شب‌هنگام به آن‌ها سر می‌زنید توضیح می‌دهد. به محض اینکه لامپ را روشن می‌کنید، برای گیاه شب پایان یافته است؛ برای همین زمان برای تحریک گل‌دهی بسیار اندک بوده است. گیاه مجبور است ساعات تاریکی را دوباره از صفر بشمارد.

 

گیاهان ذرت - محصولات اسفناج
تفاوت در طول روز

دیگر گیاهان روز کوتاه از جمله ذرت (چپ) گل داوودی و کاسنی همچنین گیاهان روز بلند و روز خنثی هم داریم. نمونه‌ی گیاهان روز بلند شامل اسفناج (راست)، کاهو و جو گیاه توتون نیز جزو گیاهان روز خنثی به شمار می‌رود.

کشف فلوریژن

در سال ۱۸۶۵، دانشمند آلمانی به نام جولیوس وان ساچ (Julius von Sachs) کشف کرد که وقتی شیره‌ی گیاهان در حال گل‌دهی را به گیاهان دیگر انتقال دهد، آن گیاهان نیز شروع به گل‌دهی می‌کنند. این موضوع حتی زمانی که دو گیاه از دو تیره‌ی مختلف بودند هم رخ داد. با این حال، مهم نبود چقدر تلاش کرد، هیچ وقت نتوانست در استخراج ماده‌ای که مسئول گل‌دهی است موفق شود.

کسان بسیاری بعد از او سعی بیهوده‌ای برای استخراج فلوریژن کردند که همین باعث شد به یک معما بدل شود. کار تا جایی بالا گرفت که نه‌تنها سوال این بود که این ماده چیست، بلکه آیا اصلاً وجود خارجی دارد یا خیر؟ -حداقل تا همین اواخر. اکنون به نظر می‌رسد یکی از بزرگ‌ترین معماهای زیست‌شناسی گیاهی حل شده است.

جولیوس وان ساچ کشفهای دیگری به‌غیر از وجود فلوریژن در کارنامه‌اش دارد. برای نمونه، وی موفق به کشف کلروپلاست و این موضوع که آن‌ها تولیدکننده‌ی قند هستند شد. وی همچنین کشف کرد که گلوکوز در قالب نشاسته در گرانولها ذخیره می‌شود. به عبارت دیگر، معمای فلوریژن قدمتی به اندازه‌ی بیشتر دانش بنیادین در حوزه‌ی زیست‌شناسی گیاهی دارد.

کلروپلاست

چرا کشف فلوریژن تا این حد به درازا کشید؟

طی جستجو برای یافتن فلوریژن، روشن شد که شیره‌ای که در طول آوند آبکشی گیاه در جریان است چیزی بیش از آب و قند تولید شده به‌وسیله‌ی فتوسنتز برگها را در خود دارد. همانطور که مشخص شد، بسیاری از مواد شیمیایی پیام‌رسان (موادی که سیگنالهایی در گیاه ارسال می‌کنند) در شیره‌ی درون آوندها حل می‌شوند. آن‌ها غالباً مولکولهایی ریز با تراکم اندک هستند. آوند آبکشی اطلاعات، از جمله سیگنال گل‌دهی، را از نقطه‌ای به نقطه‌ی دیگر در گیاه در قالب همین مواد انتقال می‌دهد. به همین دلیل است که آوند آبکشی به «سوپر بزرگراه اطلاعات» معروف است.

در حقیقت، فلوریژن چند سال پیش کشف شد، اما کارکردش تا همین اواخر پوشیده مانده بود. شاید دلیل به درازا کشیده شدن کشف فلوریژن به همین خاطر باشد. دلیلش این است: وقتی طول شب از حدی فراتر برود، برگها سیگنالی برای شروع تولید فلوریژن ارسال می‌کنند. این ماده فقط در مرحله‌ی رشد گیاه تولید می‌شود؛ ماده‌ای دیگر، که با این ماده‌ی برگ واکنش نشان می‌دهند، فقط در سلولهای در حال رشد به تولید می‌رسد. این دو ماده در ترکیب با هم فلوریژن را می‌سازند.

علاوه بر این، موضوعی که اهمیت کمتری نسبت به موضوع بالا ندارد این است که این مواد مولکولهای بسیار ریزی هستند که در همین چند سال قبل کشف شده‌اند. تا آن زمان، تجهیزات آزمایشگاهی به اندازه‌ی کافی پیشرفته نبودند.

آوند آبکشی (رنگ قرمز) بافت زنده‌ی عروقی گیاه به شمار می‌آید که از طریق آن غالباً قند و آب منتقل می‌شود. در کنار آوند آبکشی نیز بافت چوبی (صورتی) قرار دارد، بافتی مرده که مواد مغذی و آب را از ریشه بالا می‌کشد.

آیا آینده امیدوار‌کننده است؟

بعد از قریب به 140 سال، جستجو برای فلوریژن در آخر به پایان رسید. معمای بزرگی حل شد. این قضیه خبر خوبی برای علم است، ولی برای من و شما به چه معنی است؟ جواب ساده است: خیلی! فلوریژن دستکاری شده پتانسیل عظیمی دارد. کشف آن انقلابی به‌پا می‌کند، بالاخص برای کشاورزی معمول. باغدار دارای گلخانه با وجود ساعات بیشتر روشنایی، محصولات بیشتری به‌دست می‌آورد. با وجود این، دانشمندان به شکل ویژه در حال فکر کردن راجع به پرورش محصولات در مکانهایی هستند که قبلاً ممکن نبود، مثل پرورش محصولات حارّه‌ای در شمال اروپا. اما در مورد مناطق حارّه‌ای نیز ممکن است وضعیت خیلی تغییر کند. رشد کوتاه‌تر یعنی محصولات بیشتری را می‌توان نسبت به اکنون در یک فصل کاشت.

جدای از چنین تأثیر آنی بر محصولات غذایی، انقلابی در شرکتهای پرورش بذر نیز اتفاق می‌افتد. برای نمونه، می‌توان درختان میوه‌ای را پرورش داد که در سال اول زندگی‌شان ثمر دهند و این دو مورد را در مقایسه با سالهایی که پرروش‌دهندگان باید برای اولین گل‌دهی صبر کنند با هم ظرف چند ماه تلفیق کرد. برای افرادی که تفننی دست به اینکار می‌زنند نیز به معنی محصولات بیشتری است که باعث می‌شود کاربردهای فلوریژن از اینی که هست جذاب‌تر به نظر رسد.

نباید با این اوصاف حواسمان پرت شود. سالها طول خواهد کشید تا بتوانیم از فلوریژن کاربردی استفاده کنیم. با این حال، یک مسئله آشکار است، کشف فلوریژن برای همیشه کشاورزی و پرورش گیاهان را دستخوش تغییر خواهد کرد.

فلوریژن و دستکاری ژنتیکی

چرا بعد از «آیا آینده امیدوار‌کننده است؟» علامت سوال گذاشته‌ایم؟ چون نمی‌شود به همین راحتی فلوریژن به گیاه تزریق کرد. شرکتهای بیوتکنولوژی‌ای مجبور خواهند بود با استفاده از دستکاری ژنتیکی، نوعی محصول با اطلاعاتی ارائه دهند که مستقل از طول روز اقدام به تولید فلوریژن کنند. چون این ژن مذکور در ابتدا درون یک الی دو نوع از محصول اضافه می‌شود سبب می‌شود انواع بومی هر چه سریع‌تر از چرخه‌ی گردونه حذف شوند (فرسایش ژنتیکی).

این موضوع اصولاً برای کشورهای در حال توسعه که تولید محصولات کشاورزی در سطحی پایین‌تر از سطح بهینه قرار دارد و همچنین مکانهایی که شدیداً سبب بهبود تولید غذا شود مشکل‌آفرین خواهد بود. در ابتدا، کاشت فقط انواع کمی از محصولات در چنین سطح وسیعی به تولید زیاد غذا منتهی می‌شود، ولی در بلند‌مدت به‌دلیل بروز بیماریها، با مشکلات بزرگی دست‌وپنجه نرم خواهد کرد. بعد، اگر محصولاتی در کار نباشد، قصد دارید چه بخورید؟ این مشکل بعدی ماست!