عملکرد مثبت ترکیبات مضر برای گیاهان

شناسایی برهم‌کنش‌های بین مولکولی که رشد ریشه را تنظیم می‌کنند، می‌تواند در بازدهی بیشتر محصولات نقش موثری داشته باشد.

تصویری که با شنیدن نام گیاه در ذهن عموم مردم نقش می‌بندد، بیشتر به بخش‌هایی از گیاه که بالای سطح زمین قرار دارند مربوط می‌شود؛ یعنی ساقه، برگ‌ها و گل. اما نیمه دیگری از گیاه که زیر خاک پنهان است، با نقش‌های مهمی که برعهده دارد از موضوعات قابل توجه برای پژوهش به شمار می‌رود. از مهم‌ترین وظایف ریشه‌ها می‌توان به برجا نگاه داشتن گیاه و جذب آب و املاح از خاک اشاره کرد. در این راستا، Benfey و همکاران تحقیقی بر روی آبشاری از فرایندهای هدایت‌کننده رشد ریشه انجام دادند که می‌تواند منجر به بازدهی بیشتر محصولات در طیفی از انواع مختلف خاک‌ها شود.

با نفوذ ریشه درون خاک، سلول‌های مریستمی که در نوک ریشه قرار دارند تعیین می‌کنند که آیا نیاز است سلول‌های بیشتری از نوع خودشان ساخته شود یا سلول‌ها بسته به بافتی که در آن قرار دارند شروع به تمایز و تخصصی شدن کنند. در مطالعه‌ای که در مجله Nature به چاپ رسید، محققان نشان دادند بخشی از اطلاعاتی که سلول‌ها برای عملکردشان دریافت می‌کنند از طریق ترکیباتی است که تصور می‌شد برای گیاه مضر باشند. تا مدت ها تصور بر این بود که گونه‌های فعال اکسیژن که از محصولات فرعی تنفس سلولی در گیاه هستند، اگر به صورت کنترل نشده در سلول باقی بمانند، می‌توانند به عنوان پیام تنش به سلول آسیب برسانند.

بر اساس مطالعه‌ای که بر روی گیاه Arabidopsis thaliana انجام شد، محققان نشان دادند بخشی از فرایندهای تنظیمی رشد ریشه از طریق برهم‌کنش‌های میان دو نوع از گونه‌های فعال اکسیژن، سوپراکسید و هیدروژن پراکسید که در بخش‌های مختلفی از نوک ریشه ساخته می‌شوند، انجام می‌پذیرد. در این مطالعه آن‌ها توانستند با رسم نقشه‌ای از زمان ایجاد پیام تا پاسخ دریابند چگونه این ترکیباتی که سمی برشمرده می‌شدند، در فرایندهای پیام‌رسانی برای انتقال اطلاعات در گیاه به‌کار گرفته می‌شوند.

رشد طولی ریشه از طریق فعالیت گروهی از سلول‌های مریستمی نوک ریشه صورت می‌گیرد که به تعداد معینی سلول جدید به سمت عقب تولید می‌کنند که این سلول‌ها پیش‌برنده ریشه به داخل خاک هستند. سلول‌های دختری که در قسمت عقبی مانده‌اند نیز در نهایت با توقف تقسیم خود، شروع به تخصصی شدن می‌کنند. سرعت رشد ریشه بستگی به برقراری تعادل میان دو فعالیت ذکر شده دارد: تشویق سلول‌های مریستمی به تقسیم بیشتر و یا توقف تقسیم و شروع تخصصی شدن. محققان نوعی پروتئین به نام RITF1 معرفی کردند که بعد از فعال شدن، بر این تغییر نموی اثر می‌گذارد. فعالیت این پروتئین که یک فاکتور رونویسی است، از طریق کنترل مکان تجمع دو گونه فعال اکسیژن ذکر شده حین رشد نوک ریشه است. پیام‌های شیمیایی تولید شده به سلول‌های اطراف دستور فعالیت‌های مراحل بعد را می‌دهند. سلول‌هایی که در معرض میزان بیشتری از سوپراکسید قرار داشته باشند، به تقسیم و تولید سلول‌های جدید ادامه می‌دهند و سلول‌هایی که میزان بیشتری از هیدروژن پراکسید را دریافت کنند، شروع به تمایز و تخصصی شدن می کنند. آبشار سیگنالینگی که توسط فاکتور رونویسی RITF1 و از طریق یک هورمون پپتیدی به نام RGF-1 آغاز می‌شود، در مقاله تشریح شده است.

با وجود اینکه نتایج این تحقیق نشان داد که گونه‌های فعال اکسیژن، فقط ترکیبات سمی و مضر نیستند و می‌توانند عملکردهای مثبتی را نیز برای گیاه ایفا کنند، هم‌چنان بخش‌های ناشناخته دیگری برای ادامه کار و انجام تحقیقات بیشتر در این حوزه وجود دارد.