زبان پنهان خاک: رمزگشایی ارتباط گیاه با قارچها
۲۶ آبان ۱۴۰۳ توسط واحد آموزش (بروزرسانی: )
پژوهشگران دانشگاه تورنتو توانستهاند رمز ارتباط گیاهان با قارچها را کشف کنند. نتایج این پژوهش در مجله Molecular Cell منتشر شده است.
آنها با استفاده از مخمر نانوایی دریافتند که هورمون گیاهی استریگولاکتون (SL) ژنها و پروتئینهای قارچ مرتبط با متابولیسم فسفات را فعال میکند. این سیستم برای رشد گیاهان حیاتی است. این یافتهها که چگونگی پاسخ قارچها به سیگنالهای شیمیایی در سطح مولکولی را نشان میدهند، میتوانند به راهبردهای جدیدی برای پرورش محصولات مقاومتر و مقابله با قارچهای بیماریزا منجر شوند.
شلی لومبا، نویسنده ارشد این مطالعه و استادیار دانشکده زیستشناسی سلولی و سیستمها در دانشگاه تورنتو، اظهار داشت: «با درک نحوه ارتباط گیاهان و قارچها، میتوانیم پیچیدگیهای اکوسیستم خاک را بهتر بشناسیم، که این شناخت به محصولات سالمتر و بهبود رویکرد ما به تنوع زیستی کمک میکند.»
در خاک، ریشههای گیاهان با قارچها از طریق یک "زبان مولکولی" بیصدا برای تعیین ساختار آنها ارتباط برقرار میکنند. وقتی گیاهان استریگولاکتونها (SLs) را آزاد میکنند، به قارچها سیگنال میدهند تا به ریشهها متصل شوند. این تعامل به گیاهان فسفات، که سوخت ضروری برای رشد آنها و یکی از اجزای اصلی کودهای شیمیایی است، ارائه میدهد و در عوض کربن دریافت میکند.
در این مطالعه، لومبا و همکارانش بررسی کردند که چرا و چگونه قارچها به SL پاسخ میدهند. ۸۰ درصد گیاهان به این رابطه همزیستی وابستهاند و تقویت این ارتباط با قارچهای مفید میتواند به تولید محصولات مقاومتر، کاهش مصرف کودهای شیمیایی و کاهش جریان فسفات به منابع آبی منجر شود.
از سوی دیگر، قارچهای بیماریزا میتوانند از این سیگنالهای شیمیایی برای آلوده کردن محصولات کشاورزی استفاده کنند و در برخی موارد، کل برداشت را نابود کنند. درک این زبان شیمیایی همچنین میتواند به مسدود کردن چنین عوامل بیماریزا کمک کند.
به دلیل پیچیدگی اکوسیستم خاک، دانشمندان پیش از این نمیتوانستند مواد شیمیایی خاصی که قارچهای مفید را تحریک میکنند یا اثرات این سیگنالها را شناسایی کنند. اما لومبا و تیمش این رمز را با استفاده از مخمر نانوایی، که قارچی ساده و اهلیشده است، کشف کردند. این قارچ به دلیل ویژگیهای ساده و سازگاری بالای آن با محیط آزمایشگاهی انتخاب شد.
آنها مخمر را با SL تیمار کردند و مشاهده کردند که کدام ژنها در پاسخ فعال یا غیرفعال میشوند. مشخص شد این سیگنال شیمیایی بیان ژنهایی به نام PHO، که با متابولیسم فسفات مرتبط هستند، را افزایش میدهد. بررسیهای بیشتر نشان داد که SL از طریق پروتئینی به نام Pho84، که روی سطح مخمر قرار دارد و سطح فسفات را نظارت میکند، عمل میکند و یک زنجیره از پروتئینها در مسیر فسفات را فعال میسازد.
پژوهشگران دریافتند که گیاهان زمانی که از کمبود فسفات رنج میبرند، SL آزاد میکنند و به مخمر علامت میدهند که جذب فسفات خود را تغییر دهد.
این واکنش فسفاتی به سیگنال SL نه تنها در قارچهای اهلیشده مانند مخمر نانوایی بلکه در قارچهای وحشی، از جمله قارچ بیماریزای گندم (Fusarium graminearum) و قارچ همزیست مفید (Serendipita indica) نیز مشاهده شد.
لومبا میگوید: «بیان ژن بهعنوان یک نتیجه از درمان شیمیایی کلید این روش است؛ زیرا اثر پاسخ SL بر رشد قارچ را مشخص میکند.»
دانشمندان میتوانند از این روش ساده برای شناسایی مولکولهای کوچک گیاهی که با قارچها ارتباط برقرار میکنند، استفاده کنند. تقویت تعامل با قارچهای مفید میتواند منجر به پیشرفتهایی در کشاورزی، کاهش آلودگی و بهبود امنیت غذایی شود.
لومبا در پایان گفت: «پتانسیل تأثیر این تحقیق میتواند زندگی بسیاری را بهبود بخشد. هدف ما خاک سالم برای سیارهای سالم است.»
دیدگاهها
افزودن دیدگاه