قدم فريق من المركز الصيني للعلوم والتكنولوجيا جزيئًا قادرًا على مساعدة النباتات على إدارة نقص المياه بشكل أفضلبأداء يفوق هرموناتها الطبيعية. هذا الابتكار، المسمى السيانوباكتين المقلوب (iCB)، يعيد إنتاج المسار الذي تستخدمه النباتات للاستجابة لنقص المياه.
تم تطبيقه كـ رش ورقي على أوراق الطماطميسمح الجزيء بتحمل فترات الجفاف الشديد، وبعد انتهاء هذه الفترة، استعادة عملية التمثيل الضوئي. دون معاقبة الإنتاجيةالنتائج التي نشرت في النبات الجزيئي، وقد تم حمايتها ببراءة اختراع بالتعاون مع شركة جاليسيا جالشيميا، CSIC وUPV.
كيف يعمل ولماذا هو مهم
يتم فقدان معظم الماء من خلال الأوراق عن طريق الثغورمسام تفتح وتغلق حسب الظروف البيئية. في حالات نقص المياه، الهرمون النباتي حمض الأبسيسيك (ABA) يقلل هذا الخسارة؛ حيث يحاكي iCB هذه الإشارة ويعزز الاستجابة، مما يعمل على تخفيف التعرق عندما تكون هناك حاجة ماسة إليه.
بالإضافة إلى الحد من استهلاك المياه، يساعد الجزيء في الحفاظ على آلية التمثيل الضوئي في حالة جيدة، ويسهل التعافي بعد الجفاف. ويصاحب هذا التأثير تنشيط الجينات المرتبطة بالمركبات الواقية، مثل برولين أو رافينوز، والتي تساعد على استقرار الخلايا النباتية.
أحد الجوانب الرئيسية هو أنه لا يتطلب تعديل جيني على النباتات المعالجة. وخلافًا للأساليب السابقة، مثل iSB09، المُصمم للسلالات المُعدّلة وراثيًا، يُطبّق iCB على المحاصيل التقليدية، مما يُقلّل من العوائق التنظيمية والاجتماعية المحتملة دون المساس بالفعالية.
تطوير الجزيء والأساس العلمي
تم تصميم المركب باستخدام تقنيات متقدمة التصميم الجزيئي وعلم البلورات بالأشعة السينية تُستخدم عادةً في اكتشاف الأدوية. وقد أدى ذلك إلى تحسين توافقها مع مستقبلات حمض الأبسيسيك الموجودة في أنواع مختلفة، من نبات الأرابيدوبسيس thaliana —نموذج مختبري— حتى نباتات الطماطم.
iCB قادر على تنشيط ثلاث عائلات فرعية من المستقبلات من تحليل السلوك التطبيقي، مما يوسّع نطاق الاستجابة. ويشمل ذلك التأثيرات الجذرية، مثل الانتحاء المائي (النمو نحو المناطق الرطبة) والحماية من ظروف الجفاف في نظام الجذر.
نتائج المحاصيل والاستخدامات المحتملة
في تجارب الطماطم، سمح التطبيق الورقي للنباتات بـ تحمل الجفاف الشديد واستئناف عملية التمثيل الضوئي بعد الإجهاد، والحفاظ على الإنتاج ضمن المعايير المتوافقة مع الإدارة الزراعية الطبيعية.
الاختبارات الأولى في القمح والكرمة تشير إلى نشاط في محاصيل أخرى. في اختبارات الإنبات، أظهر iCB فعالية أكبر من ABA، والذي يمكن استخدامه لـ منع الإنبات المبكر في الحبوب قبل الحصاد، وهي مشكلة شائعة مع هطول الأمطار المتأخرة.
استخدامه متوافق مع تقنيات الرش الشائعة، مما يسهل تبنيها في المزارع. ويشير الباحثون إلى أنه في السيناريوهات المتطرفةيمكن أن يساعد هذا المركب في الحفاظ على المحاصيل حية حتى استعادة الري، وهو مناسب كأداة إدارة في الوقت المناسب خلال الفترات الحرجة.
المعدات والنقل
تم إخراج العمل بشكل مشترك من قبل بيدرو ل. رودريغيز (IBMCP، CSIC-UPV) و أرماندو ألبرت (IQF-CSIC). يؤكد الفريق أن الجزيء لا ينظم النتح فحسب، بل ينشط أيضًا التكيف مع الإجهاد المائي تشارك في حماية الخلايا، وهي جبهة مزدوجة تفسر أداءها في المجالات الخاضعة للرقابة.
تمت مشاركة براءة اختراع iCB بواسطة جالكيميا، وCSIC وUPVويتعاون المشروع مع جامعة سانتياغو دي كومبوستيلا وجامعة تارتو (إستونيا). وتشمل الخطوات التالية عمليات التحقق على نطاق أوسع وفي مجالات مختلفة. السياقات المناخية الزراعية لضبط الجرعات وأوقات التطبيق والمحاصيل المستهدفة.
باستخدام تركيبة تكرر إشارة ABA دون تغيير الجينوم، يقدم هذا النهج طريقة عملية للطماطم والمحاصيل الأخرى لزيادة إنتاجيتها. القدرة على الصمود في وجه الجفاف، الحفاظ على عملية التمثيل الضوئي وإضافة خيارات الإدارة في المشهد الزراعي المتطلب بشكل متزايد.
