أظهرت أبحاث جديدة قادتها جامعة إيست أنجليا (UEA) كيفية تحديد الجينات التي تساعد النباتات على النمو في ظل ظروف بيئية صعبة، مما يفتح آفاقا جديدة لتطوير محاصيل غذائية مستدامة في مواجهة التغير المناخي العالمي.

نتائج الدراسة وتطبيقاتها في الزراعة

نُشرت الدراسة مؤخرا في مجلة "Nature Communications"، حيث كشفت عن الجينات التي تمكّن النباتات من إنتاج جزيء مضاد للإجهاد يُعرف باسم "ثنائي ميثيل سلفونيوبروبيونات" (DMSP). وأظهرت النتائج أن معظم النباتات تنتج هذا الجزيء، ولكن إنتاجه بمستويات عالية يمكّن النباتات من النمو في بيئات ساحلية، مثل الأراضي المالحة.

كما أوضحت الدراسة أنه يمكن زراعة النباتات في ظل ظروف أخرى صعبة، مثل الجفاف، عند تزويدها بمركب DMSP أو تطوير نباتات تنتجه ذاتيًا. يُعد هذا النهج مفيدا بشكل خاص في التربة الفقيرة بالنيتروجين، مما قد يعزز الإنتاجية الزراعية.

تحليل لنمو نوع من النباتات الساحلية

شملت الدراسة قياس تركيزات DMSP في عينات أوراق نبات Spartina anglica المزروع في الأراضي المالحة في منطقة ستيفكي، نورفولك بالمملكة المتحدة. وصرح البروفيسور جون تود من مدرسة العلوم البيولوجية في UEA: "أظهرت دراستنا أن معظم النباتات تنتج مركب DMSP المضاد للإجهاد، لكن عشبة Spartina تبرز لاحتوائها على مستويات عالية من هذا المركب، وهو أمر مهم لأن مروج Spartina المالحة تُعتبر مواقع رئيسية لإنتاج DMSP وإنتاج غاز ثنائي ميثيل السلفيد، الذي يساهم في تبريد المناخ بفعل الميكروبات التي تقوم بتحليل DMSP."

وأضاف الدكتور بن ميلر، المؤلف الرئيسي للدراسة وعضو في كلية العلوم البيولوجية بجامعة UEA: "يوفر هذا الاكتشاف فهماً أساسياً لكيفية تحمل النباتات للإجهاد، ويفتح آفاقاً واعدة لتحسين تحمل المحاصيل للملوحة والجفاف، مما يساهم في استدامة الزراعة في مواجهة التغيرات المناخية."

شارك في هذا البحث فريق من العلماء من مدرسة العلوم البيولوجية، ومدرسة الكيمياء، والصيدلة وعلم الأدوية في جامعة UEA، إلى جانب جامعة المحيط في الصين.

دراسة مقارنة وتأثيرات أوسع

أجرى الفريق دراسة مقارنة لنوع من نبات "السبارتينا" ينمو في المروج المالحة والذي ينتج كميات كبيرة من DMSP، حيث قارنوا جيناته مع نباتات أخرى تنتج نفس الجزيء ولكن بتركيزات منخفضة. العديد من هذه النباتات ذات التركيزات المنخفضة من DMSP هي نباتات محاصيل تغطي مساحات كبيرة في المملكة المتحدة، مثل الشعير والقمح.

وقد حدد الباحثون ثلاثة إنزيمات مرتبطة بإنتاج كميات كبيرة من DMSP في نبات Spartina anglica. يلعب DMSP دوراً حيوياً في حماية النباتات من الإجهاد، ويسهم في دورة الكربون والكبريت العالمية، كما يؤثر في إنتاج الغازات التي تؤثر على المناخ.

تعد الأنظمة البيئية للمروج المالحة، وخاصة تلك التي تسيطر عليها عشبة السبارتينا، مناطق رئيسية لإنتاج DMSP، نظرًا لقدرة هذه النباتات على إنتاج تركيزات عالية من المركب