كيف تتكيف النباتات مع الجفاف وما هو دور الجينات في الاستجابة للجفاف

 

 شكل1:  تتمتع النباتات بوسائل تكيف هيكلية فائقة لمكافحة فقدان المياه وتخزين المزيد منها

جينات النبات تتحكم في استجابته للجفاف

ناقشنا في الأعلى العمليات المستخدمة لحماية النباتات من الجفاف بطريقة مبسطة للغاية، والتعمق فيها يعد أمرًا معقدًا. وإذا أردنا التعبير عن الأمر ببساطة شديدة، فيمكننا القول إن النبات يستخدم شفرته الجينية - أي جيناته - في تنظيم هذه العمليات. وسينتج النبات المواد التي يحتاجها لمقاومة الجفاف من خلال تفعيل دور هذه الشفرة في الوقت المناسب، وتُسمى عملية تفعيل الشفرة الجنينة التي من شأنها مساعدة النبات على مقاومة الجفاف باسم الاستجابة الجينية للنبات . تتسم الاستجابات الجينية للنبات الذي يعاني من الجفاف بالتعقيد الشديد؛ حيث يتم تنشيط الكثير من الجينات ويتم كبت البعض الآخر منها. يستطيع العلماء الآن تحديد معظم الجينات التي تلعب دورًا مهمًا في عملية حماية النبات من الجفاف وذلك باستخدام التقنيات  الحاسوبية المتقدمة. وأوضحت هذه التقنيات أنه يتم تنشيط المئات من الجينات وكبتها وفقًا لأوقات وأماكن الحاجة إليها. ولكن يمكن أن نبسط الأمر ونقول إن هذه الجينات تنقسم إلى ثلاث مجموعات:

 (1) الجينات التي تتحكم في الجينات الأخرى اللازمة لتنشيط الجينات وكبتها.

 (2) الجينات التي تُنتج المواد التي تساعد على حماية النبات من الجفاف.

 (3) الجينات التي تدخل في عملية امتصاص المياه ونقلها.

لماذا في رأيك من المهم أن نكون على دراية بالجينات التي تلعب دورًا في مساعدة النباتات على تجنب الجفاف أو تحمله؟ الجدير بالذكر أن معظم محاصيلنا لا تستطيع تحمل الجفاف، لذلك علينا معرفة كيف سنتمكن من حماية محاصلينا من الجفاف أو تحديد الطرق اللازمة لدعمها ليكون لديها مقاومة أعلى لموجات الجفاف. نحن بحاجة إلى استخدام المعلومات المتعلقة بالجينات التي يتم تنشيطها أو كبتها خلال أوقات الجفاف للحصول على نباتات تتمتع بمقاومة أعلى للجفاف .

على مر السنين، حقق علماء النباتات بعض النجاحات وتتمثل في إنتاج محاصيل مقاومة للجفاف، وهذه المحاصيل تم إنتاجها من خلال انتقاء نباتات فردية تحملت ظروف الجفاف بشكل جيد والقيام بزراعتها. علاوةً على ذلك، على مدار العقود القليلة الماضية بدأ في التركيز على إنتاج محاصيل مقاومة للجفاف .

لإنتاج نبات معدل وراثيًا يتم دمج جين جديد (من أي مصدر) في الحمض النووي للنبات ومن خلال عملية دمج هذا الجين (أو الجينات) يأمل العلماء في إكساب النبات المُعدل وراثيًا سمة جديدة ونافعة  فمثلًا تخيل أن يكون لدينا القدرة على الاختيار من بين مئات الجينات المفيدة في نبات القيامة ودمج بعضها في القمح! ولكن من المؤسف إنه لم يتم إنتاج إلا عدد قليل من النباتات المعدلة وراثيًا المقاومة للجفاف (مثل الذرة وقصب السكر) بنجاح. يحتاج الأمر إلى المزيد من العمل فضلًا عن إقناع عامة الناس أن النباتات المعدلة وراثيًا ليست خطيرة .

الخلاصة

نخلص في هذا المقال إلى القول بأن النباتات تتعرض للخطر الشديد عندما تحدث ندرة في المياه، فالجفاف يؤثر على نمو النبات وإنتاجيته وبالتالي على بقائه. ولكن تتمتع النباتات ببعض الحماية الذاتية ضد الجفاف، حيث يمكنها أن تجري بعض التعديلات الهيكلية التكيفية لتجنب الجفاف أو تحمله. بالإضافة إلى ذلك، تمتلك النباتات آليات دفاعية داخلية يتم تفعليها في محاولة للحد من فقدان المياه عند التنبؤ بندرتها. والجدير بالذكر أن كل هذه الأنظمة الدفاعية تخضع للتنظيم من قبل جينات النبات. لذلك فإن الإلمام بهذه الجينات وطرق حمايتها للنبات ضد الجفاف تفتح طاقة أمل أمام البشرية لإنتاج محاصيل معدلة وراثيًا مقاومة للجفاف.