خبر کامل
کشف کلید ژنتیکی ابرمحصولات کشاورزی؛ راهی برای کاهش ۲٪ مصرف انرژی جهان
پژوهشگران دانشگاه آرهوس دانمارک با کشف یک تغییر مولکولی بسیار جزئی در ساختار یک پروتئین گیاهی، گامی بلند به سوی تولید نسل جدیدی از محصولات کشاورزی برداشته‌اند که قادرند نیتروژن مورد نیاز خود را به طور طبیعی تامین کنند. این پیشرفت می‌تواند وابستگی جهان به کودهای شیمیایی را که منبع مهم انتشار دی‌اکسید کربن هستند و تولیدشان حدود دو درصد از مصرف انرژی جهانی را تشکیل می‌دهد، به شدت کاهش دهد.
انقلاب زیستی در کشاورزی: کاهش وابستگی به کود شیمیایی
نیتروژن عنصری ضروری برای رشد گیاهان است، اما اغلب محصولات کشاورزی برای جذب آن تنها به کودهای شیمیایی متکی هستند. در مقابل، گروه کوچکی از گیاهان مانند نخود، شبدر و لوبیا (گیاهان لگومینوز) بدون نیاز به کود اضافی رشد می‌کنند. این گیاهان با گونه‌های خاصی از باکتری‌ها وارد یک رابطه همزیستانه می‌شوند و با کمک آنها، نیتروژن موجود در هوا را به شکلی قابل‌استفاده برای خود تبدیل می‌کنند.
هدف بسیاری از پژوهشگران جهان، کشف رازهای ژنتیکی و مولکولی این توانایی طبیعی است تا بتوانند این ویژگی را به محصولات استراتژیکی مانند گندم، جو و ذرت منتقل کنند. کاسپر رویکیر اندرسن و سیمونا رادوتویو، استادان زیست‌مولکولی دانشگاه آرهوس، با پژوهش جدید خود سرنخ مهمی در این مسیر ارائه داده‌اند.
کشف کلید فرمان همکاری در یک پروتئین گیرنده
گیاهان از گیرنده‌های سطح سلول برای تشخیص سیگنال‌های شیمیایی میکروارگانیسم‌های خاک استفاده می‌کنند. این سیستم به گیاه کمک می‌کند تا بین میکروارگانیسم‌های تهدیدآمیز که باید دفع شوند و باکتری‌های دوست که توانایی تأمین مواد مغذی دارند، تمایز قائل شود. گیاهان لگومینوز به باکتری‌های ویژه‌ای اجازه می‌دهند وارد ریشه‌هایشان شوند تا نیتروژن هوا را تثبیت کرده و با گیاه به اشتراک بگذارند.
پژوهشگران دانشگاه آرهوس کشف کردند که توانایی تشخیص این سیگنال‌های حیاتی تا حد زیادی به تنها دو اسید آمینه در یک پروتئین گیرنده ریشه بستگی دارد. این تغییر بسیار کوچک، در واقع سرنوشت گیاه را تعیین می‌کند.
ناحیه تصمیم‌گیری Symbiosis Determinant ۱
دانشمندان ناحیه کوچکی از این پروتئین گیرنده را شناسایی کرده‌اند که آن را «تعیین‌کننده همزیستی ۱» (Symbiosis Determinant ۱) نامیده‌اند؛ ناحیه‌ای که مانند یک کلید تصمیم‌گیری عمل می‌کند و تعیین می‌کند که گیاه باید وارد حالت دفاعی شود یا با باکتری‌ها وارد همکاری شود.
با تغییر تنها دو اسید آمینه در این ناحیه، پژوهشگران موفق شدند گیرنده‌ای را که به‌طور طبیعی پاسخ ایمنی را تحریک می‌کند، به گیرنده‌ای تبدیل کنند که همزیستی با باکتری‌های تثبیت‌کننده نیتروژن را آغاز می‌کند.
سیمونا رادوتویو در این خصوص می‌گوید: «نشان داده‌ایم که تنها دو تغییر کوچک می‌تواند رفتار گیاه را در یک نقطه حیاتی عوض کند؛ از رد کردن باکتری‌ها تا همکاری با آنها.»
آزمایش موفقیت‌آمیز و چشم‌انداز آینده
این تغییر ابتدا در گیاه مدل Lotus japonicus با موفقیت آزمایش شد. سپس تیم تحقیقاتی با هدف گسترش دامنه کاربرد، این روش را در گیاه جو (Barley) نیز امتحان کرد و دریافت که مکانیزم در آنجا نیز فعال می‌شود.
کاسپر رویکیر اندرسن با ابراز شگفتی از نتایج می‌گوید: «این واقعاً شگفت‌انگیز است که می‌توانیم گیرنده‌ای از جو را تغییر دهیم و ببینیم که فرایند تثبیت نیتروژن دوباره فعال می‌شود.»
امید می‌رود که با کشف سایر عوامل کلیدی، در آینده بتوان این ویژگی را در محصولات اصلی و حیاتی امنیت غذایی جهان مانند گندم، ذرت و برنج نیز فعال کرد. اگر این توانایی همزیستی به محصولات گسترده زراعی منتقل شود، تأثیر بسیار بزرگی بر کاهش نیاز به کودهای نیتروژنی و تولید مواد غذایی سازگارتر با محیط زیست خواهد داشت.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
