تغییرات آب و هوایی باعث می شود گیاهان در برابر بیماری ها آسیب پذیرتر شوند

به گزارش سلام نو، متأسفانه تغییرات آب و هوایی گیاهان را در برابر بیماری ها آسیب پذیرتر می کند. اما تحقیقات جدید ممکن است به آنها در مبارزه با این آسیب کمک کند.

محققان در تلاشند تا ایمنی گیاهان را در برابر گرما تقویت کنند تا غذا در دنیای گرمتر سالم باشد. امواج گرما نه تنها به مردم آسیب می رساند، بلکه به گیاهانی که برای غذا به آنها وابسته هستیم نیز آسیب می رساند. این به این دلیل است که وقتی دما خیلی بالا می‌رود، برخی از سیستم‌های دفاعی گیاه نیز دچار اختلال می‌شوند و آن‌ها را در برابر حمله عوامل بیماری‌زا و حشرات آسیب‌پذیرتر می‌کنند.

اکنون دانشمندان پروتئین خاصی را در سلول های گیاهی شناسایی کرده اند که توضیح می دهد چرا با افزایش جیوه، ایمنی ضعیف می شود. آنها همچنین راهی برای جبران خسارات و تقویت سیستم دفاع حرارتی گیاه پیدا کردند.

این یافته‌ها در یک گیاه خاردار با گل‌های سفید یافت شد که “موش آزمایشگاهی” تحقیقات گیاهی است. شنگ یانگ، زیست شناس و نویسنده اصلی دانشگاه دوک، گفت: اگر نتایج مشابهی برای سایر محصولات نیز وجود داشته باشد، خبر خوبی برای امنیت غذایی در جهان در حال گرم شدن خواهد بود.

دانشمندان دهه‌هاست که می‌دانند دمای شدید، توانایی گیاه برای تولید هورمون دفاعی به نام اسید سالیسیلیک را سرکوب می‌کند. این هورمون سیستم ایمنی گیاه را تحریک می کند و مهاجمان را قبل از اینکه آسیب زیادی وارد کنند متوقف می کند. اما اساس مولکولی این فروپاشی ایمنی به خوبی درک نشده بود.

در اواسط دهه 2010، دانشمندان کشف کردند که حتی امواج گرمای مختصر می تواند به طور چشمگیری بر دفاع هورمونی گیاهان آرابیدوپسیس تأثیر بگذارد و آنها را در برابر یک باکتری خاص حساس کند. به طور معمول، زمانی که این عامل بیماری زا حمله می کند، سطح اسید سالیسیلیک در برگ های گیاه 7 برابر افزایش می یابد تا از گسترش باکتری جلوگیری شود. اما وقتی دمای هوا تنها در دو روز به بالای 86 درجه می رسد، گیاهان دیگر نمی توانند هورمون های دفاعی کافی برای دفع عفونت تولید کنند.

گیاهان در دماهای بالا بیشتر مستعد ابتلا به عفونت هستند زیرا سطح اولیه ایمنی آنها کاهش می یابد. بنابراین می خواهیم بدانیم گیاهان چگونه گرما را حس می کنند؟ و آیا واقعا می توانیم آن را مقاوم در برابر حرارت کنیم؟

محققان کشف کرده‌اند که مولکول‌های موجود در سلول‌های گیاهی به نام فیتوکروم‌ها به عنوان دماسنج داخلی عمل می‌کنند و به گیاهان کمک می‌کنند دمای گرم‌تر را در بهار حس کنند و باعث رشد و گل‌دهی شوند.

آیا همین مولکول‌های حسگر گرما می‌توانند سیستم ایمنی را هنگام گرم شدن از بین ببرند و کلید بازیابی آن باشند؟

برای یافتن این موضوع، محققان گیاهان عادی و جهش یافته ای را که فیتوکروم آنها بدون توجه به دما همیشه فعال بود، برداشتند، آنها را با نوع خاصی از باکتری ها آلوده کردند و آنها را در دمای 73 و 82 درجه رشد دادند تا ببینند چگونه رفتار می کنند. اما جهش‌یافته‌های فیتوکروم درست مانند گیاهان معمولی رفتار می‌کردند: وقتی دما برای جلوگیری از عفونت بالا می‌رفت، هنوز نمی‌توانستند اسید سالیسیلیک کافی تولید کنند.

این تیم دریافت که دمای بالا نه تنها به سیستم دفاعی اسید سالیسیلیک در گیاهان آرابیدوپسیس آسیب می رساند، بلکه تأثیر مشابهی بر محصولاتی مانند گوجه فرنگی، کلزا و برنج دارد.

محققان با تغییر فعالیت ژنی گیاهان به نتایج خوبی در افزایش تحمل گرما در گیاهان دست یافته اند. آزمایشات بعدی برای بازگرداندن فعالیت ژن در دانه های کلزا تاکنون نتایج امیدوارکننده ای را نشان داده است. محققان موفق شدند با دستکاری ژنتیکی سیستم ایمنی کل گیاه را در دمای بالا تقویت کنند. اگر این در مورد محصولات نیز صدق کند، یک مشکل واقعاً بزرگ حل خواهد شد زیرا در این صورت ما یک سلاح بسیار قدرتمند داریم.

این کار یک تلاش مشترک توسط تیمی از دانشگاه ییل، دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، و دانشگاه کشاورزی تائو چن هواژونگ در چین بود. یک درخواست ثبت اختراع برای این کار ارسال شده است.