نویسنده: آنا کاترینا هانتر
مترجم: حبیب الله علیخانی
مترجم: حبیب الله علیخانی
محققین در حال بررسی این مسئله می باشند که چگونه یک مهم ترین غله ی دنیا یعنی ذرت خوشه ای می تواند ماه ها در برابر وضعیت های خشک و غیر قابل تحمل، مقاومت کند. امروزه، برای اولین بار، محققین به خاک موجود در مزرعه های ذرت خوشه ای، به طور دقیق تر توجه کرده اند و در حقیقت به این مسئله رسیده اند که میکروب ها نقش مهمی در قابلیت تحمل خشکی این گیاه، ایفا می کنند.
پگی لماکس (Peggy Lemaux) از دانشگاه کالیفرنیا می گوید: "در مورد تغییرات آب و هوایی، این گیاهی است که می تواند کشت آن برای مردم حیات بخش باشد. از این رو، بسیاری به دنبال بررسی تولید این محصول هستند". پگی لماکس پروفسور دانشگاه برکلی کالیفرنیا در حال کار به منظور بهبود ارزش غذایی انواع مختلف از ذرت های خوشه ای می باشد. او همچنین کشاورزان کالیفرنیا را متقاعد کرد که 30 % از زمین های خود را به کشت محصولات با میزان مصرف کمتر آب اختصاص دهند و از این محصولات برای تغذیه ی گاو استفاده کنند. برای فهمیدن علت اینکه میکروب ها در خاک چگونه موجب تغییر در میزان تحمل در برابر خشکسالی در این گیاه می شوند، محققین توجه خود را به دو گونه از ذره خوشه ای معطوف کردند. یکی آن گونه که پیش از گل دادن در برابر خشکسالی مقاوم است و دیگری آن گونه ای که پس از گل دهی در برابر خشکسالی مقاومت دارد. امروزه متخصصین به این نتیجه رسیده اند که در سال 2050، جمعیت دنیا به میزان 2 میلیارد نفر افزایش می یابد. این متخصصین پیش بینی کرده اند که بعد از تمام بلایای طبیعی، خشک سالی، بیشترین مرگ و میر در دنیا را ایجاد می کند.
بیشتر غلات مانند ذرت خوشه ای در برابر خشکی، مقاوم نیستند. غلات مشابه با ذرت خوشه ای از جمله غذاهای مهم و غلات پر انرژی می باشند اما تنها پس از سه هفته بی آبی، این گیاهان تولید دانه ی خود را متوقف می کنند. در حقیقت ذره خوشه ای برخلاف این محصولات می توانند بدون آب تا هفته ها کار تولید دانه را انجام دهد.
محققین امیدوارند تا با مطالعه ی قابلیت خارق العاده ی ذرت خوشه ای، بتوانند راهی برای کمک به سایر غلات نیز پیدا کنند. آنها گمان می کنند که راز نهفته در این زمینه ممکن است تا حدی به میکروب هایی باز گردد که در داخل ریشه ی این گیاه زندگی می کنند. در طی دو دهه ی گذشته، این ایده بوسیله ی محققین و سایر بخش های صنعتی مورد توجه قرار گرفته است.
برای فهمیدن علت اینکه میکروب ها در خاک چگونه موجب تغییر در میزان تحمل در برابر خشکسالی در این گیاه می شوند، محققین توجه خود را به دو گونه از ذره خوشه ای معطوف کردند. یکی آن گونه که پیش از گل دادن در برابر خشکسالی مقاوم است و دیگری آن گونه ای که پس از گل دهی در برابر خشکسالی مقاومت دارد. محققین نمونه هایی از ریشه و خاک را برای مطالعه ی میکروب های موجود از خاک جدا کردند. این کار به مدت 4 ماه بدون آب دهی به گیاه انجام شد.
این مطالعه که در مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شده است، نشان داده است که تنوع در میکروب های خاک موجود در کنار ریشه ی گیاه ذره خوشه ای در طی خشک سالی، افت می کند. گیاه تشخیص می دهد که تحت تنش آبی هستند و از خود ماده ی خاصی ترشح می کند که موجب می شود ناحیه ی ریشه، تنها حاوی گروه اصلی آکتینوباکتری ها، باشد. این باکتری ها موجب افزایش مقاومت ماده در برابر خشکی می شود. این مقاله پیشنهاد می دهد که از ارقام ذرت خوشه ای و میکروب های مربوطه برای ایجاد مقاومت در برابر خوردگی، استفاده شود.
لماکس گفته است که: "ما دقیقاً نمیدانیم که این مسئله چرا اتفاق افتاده است".
شرکت های اصلی مانند علوم غلات بایر، سینجنتا و استارت آپ های نوظهوری همچون Indigo Ag هم اکنون در حال بررسی میلیون ها و در برخی موارد صدها میلیون میکروب در محیط های جنگلی و خاک کشاورزی می باشند که در حقیقت بر روی پدیده ی مقاومت به خشکی، اثرگذار می باشند. یک چنین میکروب هایی به صورت پروبیوتیک کار می کنند و کمک می کنند تا مقاومت گیاه در برابر شرایط بی آبی، بهبود یابد.
دیوید کولمن می گوید: "ما در حقیقت در یک جعبه ی سیاه در حال جستجو هستیم". این فرد یک محقق در سرویس تحقیقات USDA کالیفرنیا می باشد که بر روی میکروب های موجود در خاک ریشه ی ذرت خوشه ای تحقیق می کند. او می گوید: "ما نمی دانیم که چه میکروب هایی در طی تنش های آبی، با گیاه در ارتباطند".
این جالب توجه است که تنها پس از چند روز آب دهی نرمال، شرایط این باکتری ها به شریط نرمال قبلی باز می گردد. بعد از این بازیابی، یک گروه متفاوت از باکتری ها که پروتوباکتری نامیده می شوند، دوباره در طی خشکی بعدی در ریشه فعال می شوند. این مسئله به محققین اجازه می دهد تا بتوانند بررسی های خود در زمینه ی مقاومت در برابر خشکی را بهبود دهند.
این گروه از آکتین باکتری ها که در حقیقت در طی خشکی در ریشه ی ذره خوشه ای تجمع می یابند، استرپتومیسی ها (Streptomyces) نامیده می شوند و برای دهه های متمادی است به عنوان آنتی بیوتیک برای انسان ها مصرف می شود. محققین قبلا تنها فرض می کردند که باکتری ها به دلیل دیواره ی سلولی نازک، موجب ایجاد مقاومت در برابر شرایط خشک می شوند.
گونه های مختلف باکتری استرپتومیسی از ریشه ی خاک گیاه ذره خوشه ای و در شرایط خشسالی جداسازی شد و سپس این گونه ها در داخل محیط مناسب کشت داده شده و بر روی ریشه های گیاه ذرت خوشه ای استریل شده قرار داده شد. آن دسته از گیاه هایی که ریشه های آنها حاوی باکتری های رشد داده بودند، عملکرد رشد بهتری داشتند.
کونر فیتزپاتریک، دانشجوی فارغ التحصیل رشته ی محیط زیست و زیست شناسی تکاملی دانشگاه تورنتو، در این زمینه می گوید: "من فکر می کنم نتایج جالب توجه باشد". مطالعه ی اخیر او بر روی میکروبیوم مربوط به گیاهان وحشی مقاوم در برابر خشکی، نشاندهنده ی عدم وجود باکتری استرپتومیسی در ریشه ی این گیاهان است. اما بسیاری از سوال ها هنوز بی پاسخ است. او می گوید: "چگونه این ویژگی پر منفعت را می توان در گونه های دیگر گیاهان ایجاد کرد؟"
لماکس می گوید: یافته های میکروبیولوژی می تواند به کشاورزان در بهبود بازده خود کمک کند. این مسئله مخصوصاً در زمانی مفید است که آب و هوا دچار تغییر شده است. او می گوید: "مهندسی ژنتیک توسعه یافته بوسیله ی ما در نهایت رها می شود چون هزینه های بالایی دارد". همچنین می گوید:"شاید روش های میکروبی در آینده به ما کمک کند تا به چیزی که می خواهیم، برسیم".
در آینده، امید است که محققین توالی ژنوم های مربوط به باکتری های اسرپتومیسی را کشف کرده و بتوانند مزیت های مربوط به این میکروب ها را مورد استفاده قرار دهند.
دکتر کولمن می گوید: "ما به بررسی های خود ادامه می دهیم تا بتوانیم بیولوژی این مسائل را در آینده بهتر بشناسیم".
استفاده از مطالب این مقاله با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع تحقیق :
https://www.insidescience.org
پگی لماکس (Peggy Lemaux) از دانشگاه کالیفرنیا می گوید: "در مورد تغییرات آب و هوایی، این گیاهی است که می تواند کشت آن برای مردم حیات بخش باشد. از این رو، بسیاری به دنبال بررسی تولید این محصول هستند". پگی لماکس پروفسور دانشگاه برکلی کالیفرنیا در حال کار به منظور بهبود ارزش غذایی انواع مختلف از ذرت های خوشه ای می باشد. او همچنین کشاورزان کالیفرنیا را متقاعد کرد که 30 % از زمین های خود را به کشت محصولات با میزان مصرف کمتر آب اختصاص دهند و از این محصولات برای تغذیه ی گاو استفاده کنند. برای فهمیدن علت اینکه میکروب ها در خاک چگونه موجب تغییر در میزان تحمل در برابر خشکسالی در این گیاه می شوند، محققین توجه خود را به دو گونه از ذره خوشه ای معطوف کردند. یکی آن گونه که پیش از گل دادن در برابر خشکسالی مقاوم است و دیگری آن گونه ای که پس از گل دهی در برابر خشکسالی مقاومت دارد. امروزه متخصصین به این نتیجه رسیده اند که در سال 2050، جمعیت دنیا به میزان 2 میلیارد نفر افزایش می یابد. این متخصصین پیش بینی کرده اند که بعد از تمام بلایای طبیعی، خشک سالی، بیشترین مرگ و میر در دنیا را ایجاد می کند.
بیشتر غلات مانند ذرت خوشه ای در برابر خشکی، مقاوم نیستند. غلات مشابه با ذرت خوشه ای از جمله غذاهای مهم و غلات پر انرژی می باشند اما تنها پس از سه هفته بی آبی، این گیاهان تولید دانه ی خود را متوقف می کنند. در حقیقت ذره خوشه ای برخلاف این محصولات می توانند بدون آب تا هفته ها کار تولید دانه را انجام دهد.
محققین امیدوارند تا با مطالعه ی قابلیت خارق العاده ی ذرت خوشه ای، بتوانند راهی برای کمک به سایر غلات نیز پیدا کنند. آنها گمان می کنند که راز نهفته در این زمینه ممکن است تا حدی به میکروب هایی باز گردد که در داخل ریشه ی این گیاه زندگی می کنند. در طی دو دهه ی گذشته، این ایده بوسیله ی محققین و سایر بخش های صنعتی مورد توجه قرار گرفته است.
برای فهمیدن علت اینکه میکروب ها در خاک چگونه موجب تغییر در میزان تحمل در برابر خشکسالی در این گیاه می شوند، محققین توجه خود را به دو گونه از ذره خوشه ای معطوف کردند. یکی آن گونه که پیش از گل دادن در برابر خشکسالی مقاوم است و دیگری آن گونه ای که پس از گل دهی در برابر خشکسالی مقاومت دارد. محققین نمونه هایی از ریشه و خاک را برای مطالعه ی میکروب های موجود از خاک جدا کردند. این کار به مدت 4 ماه بدون آب دهی به گیاه انجام شد.
این مطالعه که در مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شده است، نشان داده است که تنوع در میکروب های خاک موجود در کنار ریشه ی گیاه ذره خوشه ای در طی خشک سالی، افت می کند. گیاه تشخیص می دهد که تحت تنش آبی هستند و از خود ماده ی خاصی ترشح می کند که موجب می شود ناحیه ی ریشه، تنها حاوی گروه اصلی آکتینوباکتری ها، باشد. این باکتری ها موجب افزایش مقاومت ماده در برابر خشکی می شود. این مقاله پیشنهاد می دهد که از ارقام ذرت خوشه ای و میکروب های مربوطه برای ایجاد مقاومت در برابر خوردگی، استفاده شود.
لماکس گفته است که: "ما دقیقاً نمیدانیم که این مسئله چرا اتفاق افتاده است".
شرکت های اصلی مانند علوم غلات بایر، سینجنتا و استارت آپ های نوظهوری همچون Indigo Ag هم اکنون در حال بررسی میلیون ها و در برخی موارد صدها میلیون میکروب در محیط های جنگلی و خاک کشاورزی می باشند که در حقیقت بر روی پدیده ی مقاومت به خشکی، اثرگذار می باشند. یک چنین میکروب هایی به صورت پروبیوتیک کار می کنند و کمک می کنند تا مقاومت گیاه در برابر شرایط بی آبی، بهبود یابد.
دیوید کولمن می گوید: "ما در حقیقت در یک جعبه ی سیاه در حال جستجو هستیم". این فرد یک محقق در سرویس تحقیقات USDA کالیفرنیا می باشد که بر روی میکروب های موجود در خاک ریشه ی ذرت خوشه ای تحقیق می کند. او می گوید: "ما نمی دانیم که چه میکروب هایی در طی تنش های آبی، با گیاه در ارتباطند".
این جالب توجه است که تنها پس از چند روز آب دهی نرمال، شرایط این باکتری ها به شریط نرمال قبلی باز می گردد. بعد از این بازیابی، یک گروه متفاوت از باکتری ها که پروتوباکتری نامیده می شوند، دوباره در طی خشکی بعدی در ریشه فعال می شوند. این مسئله به محققین اجازه می دهد تا بتوانند بررسی های خود در زمینه ی مقاومت در برابر خشکی را بهبود دهند.
بیشتر بخوانید: چگونه خشکسالی و گرما ذخیره برق جهانی را تهدید می‌کند
این گروه از آکتین باکتری ها که در حقیقت در طی خشکی در ریشه ی ذره خوشه ای تجمع می یابند، استرپتومیسی ها (Streptomyces) نامیده می شوند و برای دهه های متمادی است به عنوان آنتی بیوتیک برای انسان ها مصرف می شود. محققین قبلا تنها فرض می کردند که باکتری ها به دلیل دیواره ی سلولی نازک، موجب ایجاد مقاومت در برابر شرایط خشک می شوند.
گونه های مختلف باکتری استرپتومیسی از ریشه ی خاک گیاه ذره خوشه ای و در شرایط خشسالی جداسازی شد و سپس این گونه ها در داخل محیط مناسب کشت داده شده و بر روی ریشه های گیاه ذرت خوشه ای استریل شده قرار داده شد. آن دسته از گیاه هایی که ریشه های آنها حاوی باکتری های رشد داده بودند، عملکرد رشد بهتری داشتند.
کونر فیتزپاتریک، دانشجوی فارغ التحصیل رشته ی محیط زیست و زیست شناسی تکاملی دانشگاه تورنتو، در این زمینه می گوید: "من فکر می کنم نتایج جالب توجه باشد". مطالعه ی اخیر او بر روی میکروبیوم مربوط به گیاهان وحشی مقاوم در برابر خشکی، نشاندهنده ی عدم وجود باکتری استرپتومیسی در ریشه ی این گیاهان است. اما بسیاری از سوال ها هنوز بی پاسخ است. او می گوید: "چگونه این ویژگی پر منفعت را می توان در گونه های دیگر گیاهان ایجاد کرد؟"
لماکس می گوید: یافته های میکروبیولوژی می تواند به کشاورزان در بهبود بازده خود کمک کند. این مسئله مخصوصاً در زمانی مفید است که آب و هوا دچار تغییر شده است. او می گوید: "مهندسی ژنتیک توسعه یافته بوسیله ی ما در نهایت رها می شود چون هزینه های بالایی دارد". همچنین می گوید:"شاید روش های میکروبی در آینده به ما کمک کند تا به چیزی که می خواهیم، برسیم".
در آینده، امید است که محققین توالی ژنوم های مربوط به باکتری های اسرپتومیسی را کشف کرده و بتوانند مزیت های مربوط به این میکروب ها را مورد استفاده قرار دهند.
دکتر کولمن می گوید: "ما به بررسی های خود ادامه می دهیم تا بتوانیم بیولوژی این مسائل را در آینده بهتر بشناسیم".
استفاده از مطالب این مقاله با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع تحقیق :
https://www.insidescience.org
