1
در دنیایی که امنیت غذایی به یک چالش اساسی تبدیل شده است، دانشمندان همچنان به دنبال راه‌حل‌های نوآورانه برای افزایش تولید محصولات کشاورزی هستند. مطالعه‌ای اخیر از دانشگاه تاسمانی نقش حیاتی هورمون اکسین، یک مولکول کوچک اما قدرتمند گیاهی، را در تعیین نحوه ذخیره‌سازی انرژی در گیاهان کشف کرده است.
این یافته‌ها که در مجله Nature Communications منتشر شده‌اند، نشان می‌دهند که اکسین نه تنها تنظیم‌کننده رشد است، بلکه نقشی محوری در تولید نشاسته دارد.
این کشف تأثیرات عمیقی بر کشاورزی جهانی دارد و امکان افزایش محتوای نشاسته در محصولات اساسی مانند برنج، ذرت و نخود را فراهم می‌کند. اگر از این قابلیت به درستی استفاده شود، اکسین می‌تواند به بهبود دسترسی به غذا برای میلیاردها نفر در سراسر جهان کمک کند.
اکسین: فراتر از یک هورمون رشد
اکسین برای دهه‌ها به عنوان تنظیم‌کننده اصلی رشد گیاه شناخته شده است و بر فرآیندهای مختلف رشد مانند طویل شدن سلول‌ها و تشکیل ریشه تأثیر می‌گذارد.
اما تحقیقات جدید دانشگاه تاسمانی نشان داده‌اند که اکسین همچنین نقش مهمی در ذخیره انرژی، به ویژه در قالب تجمع نشاسته درون بذرها، ایفا می‌کند.
پروفسور جان راس، یکی از نویسندگان این مطالعه، می‌گوید: «به نظر می‌رسد این مولکول کوچک کلید نحوه ذخیره‌سازی انرژی در گیاهان، به‌ویژه در قالب نشاسته، است.»
این کشف دیدگاه رایج قبلی مبنی بر اینکه اکسین فقط در رشد گیاه نقش دارد را به چالش می‌کشد. یافته‌ها نشان می‌دهند که اکسین به عنوان هماهنگ‌کننده اصلی تشکیل نشاسته در محصولات کشاورزی عمل می‌کند. بدون اکسین، بذرها نمی‌توانند به طور مؤثر نشاسته انباشته کنند؛ ترکیبی که ۶۰ تا ۸۰ درصد دانه‌های برنج را تشکیل می‌دهد.
با توجه به اینکه برنج غذای اصلی بیش از نیمی از جمعیت جهان است، درک نحوه تنظیم تولید نشاسته توسط اکسین می‌تواند پیامدهای مهمی برای امنیت غذایی داشته باشد.
مکانیسم‌های تجمع نشاسته
این مطالعه با استفاده از طیف گسترده‌ای از تحقیقات، از جمله آزمایش‌های تیم تحقیقاتی، نشان می‌دهد که اکسین از طریق سه مکانیسم به هم پیوسته تجمع نشاسته در بذرها را هدایت می‌کند:
- فعال‌سازی ژن‌های تولیدکننده نشاسته: اکسین فعالیت ژن‌های مرتبط با سنتز نشاسته را تحریک می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که گیاهان می‌توانند به طور مؤثر نشاسته تولید کنند.
- تأمین انرژی لازم برای سنتز نشاسته: اکسین نقش حیاتی در تولید انرژی درون بذرها ایفا می‌کند و سوخت لازم برای سنتز نشاسته را فراهم می‌کند.
- انتقال قند به بذرهای در حال رشد: این هورمون اطمینان حاصل می‌کند که مواد اولیه، مانند قند، به طور مؤثر به بذرهای در حال رشد منتقل شوند.
این یافته‌ها تصویری جامع‌تر از عملکرد اکسین فراتر از نقش آن در رشد گیاه ارائه می‌دهند. تیم تحقیقاتی مدل فرضی توسعه داده که این سه مکانیسم را یکپارچه می‌کند و چارچوبی برای مطالعات آینده در زمینه تجمع نشاسته ارائه می‌دهد.
تحول در امنیت غذایی با اکسین
با افزایش جمعیت جهانی، تقاضا برای محصولات اساسی مانند برنج و ذرت به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد.
یافته‌های این مطالعه چشم‌اندازهای هیجان‌انگیزی برای افزایش طبیعی بازده محصولات کشاورزی باز می‌کند. با تنظیم مسیرهای اکسین، دانشمندان می‌توانند تولید نشاسته در محصولات کلیدی را تقویت کرده و آن‌ها را در برابر تنش‌های محیطی مقاوم‌تر کنند.
پروفسور راس این کشف را یک پیشرفت بزرگ توصیف کرده و گفته است: «درک نقش اکسین می‌تواند تغییر‌دهنده بازی باشد، به‌ویژه برای محصولاتی که میلیاردها نفر به آن‌ها وابسته‌اند.»
به جای معرفی صفات اصلاح‌شده ژنتیکی یا استفاده از مواد شیمیایی مصنوعی، محققان می‌توانند از اکسین، هورمونی که گیاهان به طور طبیعی تولید می‌کنند، برای افزایش تجمع کربوهیدرات‌ها در محصولات استفاده کنند.
این روش یک راه‌حل پایدار و دوستدار محیط زیست برای افزایش تولید غذا بدون به خطر انداختن سلامت گیاهان ارائه می‌دهد.
دکتر ارین مک‌آدام، یکی دیگر از نویسندگان این مطالعه، بر پتانسیل عظیم این تحقیق در مقابله با چالش‌های امنیت غذایی تأکید کرد و گفت: «کار ما نشان می‌دهد چگونه یک هورمون که گیاهان به طور طبیعی تولید می‌کنند می‌تواند برای افزایش طبیعی کربوهیدرات‌ها در بذرها استفاده شود. تحقیقات بنیادی و کاربردی در این حوزه ضروری است، به‌ویژه اگر بخواهیم میلیاردها نفر را تغذیه کنیم.»
مرزی جدید در علم کشاورزی
در حالی که این یافته‌ها چشم‌اندازهای هیجان‌انگیزی ارائه می‌دهند، دانشمندان هشدار می‌دهند که برای درک کامل نقش اکسین در سنتز نشاسته به تحقیقات بیشتری نیاز است.
این مطالعه پایه‌ای قوی برای اکتشافات آینده فراهم می‌کند، اما برای دستیابی به پتانسیل کامل بهبود محصولات مبتنی بر اکسین، تحقیقات بیشتری در گونه‌های مختلف گیاهی و شرایط کشت متفاوت مورد نیاز است.
پیامدهای این تحقیق فراتر از برنج و ذرت است. سایر محصولات اساسی، از جمله گندم، جو و حبوبات نیز می‌توانند از درک بهتر تأثیر اکسین بر تولید نشاسته بهره‌مند شوند.
اگر محققان بتوانند روش‌های هدفمند برای افزایش فعالیت اکسین در بذرها توسعه دهند، ممکن است بتوانند محصولاتی تولید کنند که نه تنها بازدهی بیشتری دارند بلکه ارزش تغذیه‌ای بالاتری نیز ارائه می‌دهند.
مسیری به سوی امنیت غذایی جهانی
کشف اینکه اکسین نقش کلیدی در تجمع نشاسته ایفا می‌کند، گامی مهم به جلو در علم کشاورزی محسوب می‌شود.
با افزایش فشارها بر امنیت غذایی جهانی به دلیل تغییرات اقلیمی، رشد جمعیت و زمین‌های زراعی محدود، راه‌حل‌های نوآورانه برای اطمینان از عرضه پایدار مواد غذایی ضروری هستند.
رویکردهای مبتنی بر اکسین یک روش طبیعی و امیدوارکننده برای افزایش بهره‌وری محصولات کشاورزی بدون تکیه بر اصلاحات ژنتیکی یا مداخلات شیمیایی ارائه می‌دهند.
با ادامه تحقیقات درباره عملکردهای اکسین، دانشمندان ممکن است استراتژی‌های جدیدی برای بهینه‌سازی رشد گیاهان و ذخیره انرژی کشف کنند و راه را برای تولید محصولات غذایی مقاوم‌تر و فراوان‌تر هموار کنند.
مسیر پیش رو پر از امکانات است و با وجود نیاز به تحقیقات بیشتر، مزایای بالقوه استفاده از اکسین بسیار چشمگیر هستند. اگر این تلاش‌ها موفقیت‌آمیز باشند، این مولکول کوچک می‌تواند نقشی عظیم در شکل دادن به آینده امنیت غذایی در سراسر جهان ایفا کند.
این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شده است.
source