کشف نحوه ریشه دواندن درختان بدنبال آب
کوتاه کننده لینک: توانایی گیاهان برای احساس اطراف و سازگاری با طیف وسیعی از شرایط رطوبتی خاک هم اکنون بیش از هر زمان دیگری مهمست و دانشمندان حالا چگونگی پروسه ریشه دواندن درختان در پی آب را دریافته اند.
به گزارش کوتاه کننده لینک به نقل از ایسنا و نقل از کانورسیشن، گیاهان اکثریت قریب به اتفاق سطح زمین را مستعمره کرده اند، اما رمز موفقیت آنها چیست؟
مردم اغلب، گیاهان را اشکالی ساده و بی احساس و مدلول در زندگی می دانند. آنها ممکنست در یک مکان ریشه داشته و ثابت باشند، اما هر چه دانشمندان بیشتر در مورد گیاهان مطالعه می کنند، آنها پیچیده تر می شوند. آنها در انطباق با شرایط محلی عالی هستند و می توان اظهار داشت که گیاهان در این امر، متخصص هستند و از چیزهای که در نزدیکی محل جوانه زنی آنها است، نهایت استفاده را می برند.
با این وجود، یادگیری در مورد پیچیدگی های زندگی گیاهان چیزی بیش از الهام بخشیدن و شگفتی است. مطالعه گیاهان حصول اطمینان از این که هنوز هم می توانیم محصولات کشاورزی بهتری را در آینده پرورش دهیم، ممکن می کند، به ویژه اینکه تغییرات اقلیمی، آب و هوای ما را گرفتار تغییر می کند.
سیگنال های محیطی، رشد و نمو گیاهان را شکل می دهند. به عنوان مثال، خیلی از گیاهان از طول روز به عنوان نشانه برای شروع گل دهی استفاده می نمایند. نیمه پنهان گیاهان، یعنی ریشه ها نیز از نشانه هایی از محیط اطراف خود استفاده می نمایند تا اطمینان حاصل کنند که شکل آنها برای جذب آب و مواد مغذی بهینه است.
ریشه ها با انطباق شکل خود، بطورمثال برای افزایش سطح بمنظور یافتن آب بیشتر، خودرا از تنش هایی مانند خشکی محافظت می کنند. اما تا همین اواخر ما نمی دانستیم که ریشه ها چگونه احساس می کنند که آیا آب در خاک اطراف وجود دارد یا خیر که به طرف آن ریشه بدوانند.
آب مهم ترین مولکول روی زمین است. مقدار زیاد یا بسیار کم آن می تواند یک اکوسیستم را از بین ببرد. تأثیر مخرب تغییرات آب و هوایی همانطور که اخیراً در اروپا و شرق آفریقا دیده شده است، سیل و خشکسالی را بیشتر می کند. از آنجا که تغییرات آب و هوایی الگوهای بارندگی را بطور فزاینده ای نامنظم می کنند، یادگیری نحوه واکنش گیاهان به کمبود آب برای انعطاف پذیری بیشتر محصولات، حیاتیست.
ریشه دواندن
مالکوم بنت استاد علوم گیاهی و پونام مهرا دانشجوی فوق دکترا در علوم زیستی از دانشگاه ناتینگهام بتازگی کشف کرده اند که ریشه های گیاهان چگونه شکل خودرا برای به حداکثر رساندن جذب آب تطبیق می دهند.
ریشه ها به طور معمول بصورت افقی منشعب می شوند، اما زمانی که تماس خودرا با آب از دست می دهند(مانند رشد در یک شکاف پر از هوا در خاک) انشعاب آنها متوقف می شود و ریشه ها تنها بعد از اتصال مجدد به خاک مرطوب، انشعاب خودرا از سر می گیرند.
پژوهشگران می گویند، ما دریافتیم که گیاهان از سیستمی به نام هیدروسیگنالینگ(Hydrosignalling) برای مدیریت محل انشعاب ریشه ها در پاسخ به دسترسی به آب در خاک استفاده می نمایند.
هیدروسیگنالینگ روشی است که گیاهان با آن متوجه مکان حضور آب می شوند، نه با اندازه گیری سطوح رطوبت بطور مستقیم، بلکه با سنجش سایر مولکول های محلول که همراه با آب در گیاهان حرکت می کنند. این تنها بدین سبب امکان پذیر است که برخلاف سلول های حیوانی، سلول های گیاهی توسط منافذ کوچکی به یکدیگر متصل هستند. این منافذ آب و مولکول های کوچک محلول(از جمله هورمون ها) را قادر می سازد تا بین سلول های ریشه و بافت ها حرکت کنند. بدین سبب هنگامی که آب توسط ریشه گیاه جذب می شود، از بیرونی ترین سلول های اپیدرمی عبور می کند.
سلول های خارجی ریشه نیز حاوی هورمونی موسوم به اکسین(auxin) هستند که ریشه دوانی را تقویت می کند. جذب آب با تحرک اکسین به سمت داخل به بافت های داخلی ریشه موجب انشعاب ریشه می شود. هنگامی که آب دیگر در خارج در دسترس نیست، بطورمثال وقتی ریشه در شکافی پر از هوا رشد می کند، نوک ریشه هنوز برای رشد به آب نیاز دارد.
بدین سبب وقتی گیاهان نمی توانند آب را از خاک جذب کنند، باید به یافتن و جذب آب از رگه های عمیق ریشه ی خود تکیه کنند. این امر جهت حرکت آب را تغییر می دهد و موجب می شود که حالا به سمت خارج حرکت نماید که در نتیجه، جریان انشعاب هورمون اکسین را مختل می کند.
گیاه همین طور در رگه های ریشه خود هورمونی ضد انشعاب به نام ABA می سازد. هورمون ABA با جریان آب در راستای مخالف اکسین حرکت می کند. بدین سبب وقتی رگه های ریشه از آب تهی می شود، ریشه ها نیز هورمون ضد انشعاب را به سمت خود می کشند.
هورمون ABA با بستن تمام منافذ کوچکی که سلول های ریشه را به هم متصل می کنند، انشعاب ریشه را متوقف می کند. این کار، سلول های ریشه را از یکدیگر جدا می کند و مانع از حرکت آزادانه اکسین با آب می شود و انشعاب ریشه را می بندد. این سیستم ساده به ریشه های گیاه اجازه می دهد تا شکل خودرا با شرایط آب محلی تنظیم کند که به آن زیروبرنچینگ(xerobranching) می گویند.
قدرت گل
پژوهشگران می گویند، مطالعه ما همین طور نشان داد که ریشه های یک گیاه از سیستم مشابهی برای کاهش اتلاف آب مانند شاخه های آن استفاده می نمایند. برگ ها با بستن منافذ ریز به نام روزنه هوایی(stomata) بر روی سطح خود، از کاهش آب در وضعیت خشکسالی جلوگیری می کنند. بسته شدن روزنه ها نیز توسط هورمون ABA تحریک می شود. بطور مشابه، ABA در ریشه با بستن نانو منافذی به نام پلاسمودسم(plasmodesmata) که هر سلول ریشه را به هم متصل می کند، از دست رفتن آب را می کاهد.
پلاسمودسم ها کانال های میکروسکوپی هستند که در عرض دیواره سلولی سلول های گیاهی و برخی جلبک ها قرار دارند و سبب برقراری ارتباط بین سلول ها می گردند.
ریشه های گوجه فرنگی، رشادی گوش موشی، ذرت، گندم و جو، به رغم تکامل در خاک ها و اقلیم های مختلف، به این طریق به رطوبت واکنش می دهند. به عنوان مثال، گوجه فرنگی از صحراهای آمریکای جنوبی منشاء می گیرد، در صورتیکه رشادی گوش موشی از مناطق معتدل آسیای مرکزی می آید. این نشان میدهد که زیروبرنچینگ یک خاصیت رایج در گیاهان گلدار است که بیش از ۲۰۰ میلیون سال جوان تر از گیاهان غیرگل دار مانند سرخس هستند.
ریشه های سرخس که یک گونه گیاهی درحال تکامل اولیه است، به این شکل به آب واکنش نشان نمی دهد. ریشه های آنها یکنواخت تر رشد می کند. این نشان میدهد که گونه های گل دار نسبت به گیاهان قبلی مانند سرخس در سازگاری با تنش آبی بهتر عمل می کنند.
گیاهان گل دار می توانند طیف وسیع تری از اکوسیستم ها و محیط ها را نسبت به گونه های غیر گل دار تصاحب کنند.
دانشمندان در آخر می گویند باتوجه به تغییرات سریع الگوهای بارندگی در سراسر جهان، توانایی گیاهان برای احساس و انطباق با طیف وسیعی از شرایط رطوبت خاک هم اکنون بیش از هر زمان دیگری مهمست.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان gph در مورد این مطلب