أخبار
الإجهاد البيئي يفقد النباتات قدرة الدفاع عن نفسها.. كيف يتغير التركيب الكيميائي للنباتات؟
في سياق التطور، تعلمت النباتات التواصل مع بيئتها وحماية نفسها من التهديدات، إن قدرتهم على التكيف وبالتالي البقاء على قيد الحياة تبهر نيكول فان دام، كرست عالمة الأحياء أبحاثها للاتصالات الحيوية النباتية من أجل جعل زراعة الخضروات أكثر استدامة.
باعتبارها خبيرة في علم البيئة النباتية الكيميائية، فهي مهتمة بشكل خاص بالتركيب الكيميائي للمركبات الطبيعية والجينات التي تحدد “عملية الدفاع الذاتي الطبيعية” للنبات.
ومن خلال بحثها، تمكنت من توضيح كيف يتغير التركيب الكيميائي للنباتات، وبالتالي اتصالاتها، تحت الضغوط البيئية مثل الحرارة والجفاف أو بالاشتراك مع فطريات التربة.
• كيف تتواصل النباتات مع بيئتها وما أهميتهاللزراعة؟
تتواصل النباتات عبر الكيمياء. إنهم ينتجون مواد طبيعية مثل القلويدات السامة والمرة للدفاع عن أنفسهم ضد الآفات.
وبالمثل، تنتج النباتات الروائح. يستخدمونها لجذب النحل والملقحات الأخرى أو الحشرات المفترسة التي تخلص النباتات من اليرقات الشرهة.
على عكس المبيدات الاصطناعية، فإن المركبات الطبيعية لها تأثير سلبي ضئيل أو معدوم على التنوع البيولوجي بشكل عام، إذا فهمنا بشكل أفضل هذا “الدفاع الطبيعي عن النفس” للنباتات، فيمكننا إنتاج خضرواتنا بشكل أكثر استدامة.
• هل القدرة على التواصل الحيوي موجودة فيجميع النباتات، بما في ذلك الأصناف الجديدة؟
من الناحية الفنية، نعم، ولكن الأبحاث التي أجراها الزملاء حول كيفية تواصل جذور الذرة مع أعداء يرقات الخنفساء أظهرت أن بعض أصناف الذرة لم تعد تنتج الروائح التي تجذب هؤلاء الأعداء الموجودين تحت الأرض.
وفي التربية الحالية، تم إهمال هذه السمات لأنه كان لدينا مبيدات حشرية صناعية، ونحن الآن بحاجة إلى إعادة دمج قدرة النباتات على الدفاع عن نفسها كيميائيا في برامج التربية الجديدة، وللقيام بذلك، يجب علينا أولاً أن نفهم ما هي المواد الكيميائية المهمة وما هي الجينات الموجودة في النباتات المسؤولة عنها.
• كيف تؤثر العوامل البيئية مثل الحرارة أوالجفاف على التواصل الحيوي للنبات؟ ماذا كشفبحثك عن هذا؟
عندما يكون الجو حارًا جدًا أو جافًا جدًا، يجب على النباتات أن تتكيف من أجل البقاء. وهذا يستهلك الطاقة والموارد، على سبيل المثال النيتروجين.
وقد لا تتمتع النباتات بعد ذلك بالقوة للدفاع عن نفسها ضد الآفات، ومع ذلك، فمن الممكن أيضًا أن يؤدي التكيف مع إجهاد الجفاف إلى جعل النبات أكثر مرونة.
تظهر مثل هذه التكيفات بوضوح، على سبيل المثال، في النباتات التي تطور أوراقًا أصغر ولكن أكثر سمكًا لتقليل تبخر الماء عبر الأوراق.
وبما أن الآفات والإجهاد الحراري يحدثان في وقت واحد في ظل الظروف المناخية الحالية، فإننا في IGZ نقوم أيضًا بالبحث في مثل هذه القضايا في سياق مباشر.
• إلى أي مدى يمكن أن توفر معرفة البيئة الكيميائية للتفاعلات النباتية إجابات على الأسئلة الحيوية مثل تغير المناخ والأمن الغذائي والتنوع البيولوجي؟
لقد عاشت النباتات لملايين السنين على كوكبنا، لفترة أطول بكثير مما بقينا نحن البشر. كانت هناك أوقات كان فيها كوكبنا أكثر دفئًا، وكانت هناك أيضًا حيوانات مفترسة أكبر مثل الديناصورات.
نجت النباتات من كل هذا بمساعدة كيمياء منتجاتها الطبيعية وقدرتها على التكيف، باعتباري عالمًا بيئيًا كيميائيًا، أحاول أن أفهم كيف فعلوا ذلك، وبفضل هذه المعرفة، يمكننا أن نضمن قدرتنا على الاستمرار في إنتاج الخضروات وغيرها من الأغذية النباتية بشكل آمن ومستدام بكميات كافية لتزويد سكان العالم بأغذية صحية عالية الجودة بشكل موثوق.
• ما هو التركيز الحالي لبحثك وما الهدف الذيتسعى إليه من خلاله؟
يركز بحثي على البيئة الكيميائية والجزيئية للتفاعلات بين النبات والحشرات، يتضمن ذلك كيفية تحسين النباتات لاستجابتها للهجمات المتزامنة، خاصة بين الحيوانات العاشبة فوق الأرض وتحت الأرض.
نستكشف أيضًا ما إذا كانت بعض الفطريات والفطريات الجذرية تحفز النباتات للدفاع عن نفسها بشكل أفضل، وأسعى أيضًا إلى فهم كيف أصبحت النباتات تنتج آلاف المنتجات الطبيعية على مدار التطور.
نحن ندرس الدور البيئي لهذا التنوع الكيميائي في النباتات – وبعبارة أخرى، ما هي المادة الطبيعية النباتية التي لها أي تأثير.
وبهذا، يوفر بحثي المعرفة الأساسية التي يتم دمجها في برامج تربية النباتات حتى تتمكن من الدفاع عن نفسها بشكل أفضل، وبالتعاون مع شركات التربية، نقوم بترجمة هذه المعرفة إلى ممارسة عملية.