ابداع یک ماده شیمیایی قدرتمند برای مقاوم‌سازی گیاهان در برابر خشکسالی

به گزارش پایگاه اینترنتی فیز، یک تیم تحقیقاتی با هدایت دانشگاه ایالتی ریورساید آمریکا یک ماده شیمیایی به نام اُپاباکتین (Opabactin) یا OP ساخته‌اند که به گیاهان در نگه داشتن آب کمک می‌کند. این امر می‌تواند جلوی از بین رفتن گسترده سالانه محصولات کشاورزی در اثر خشکسالی را گرفته و به کشاورزان کمک کند تا با وجود تغییرات اقلیمی به کار کشت و زرع ادامه دهند.

شان کاتلر از اساتید بیولوژی سلول گیاهی در دانشگاه ریورساید و مولف ارشد این پژوهش می‌گوید: «خشکسالی با اختلاف اندک نسبت به سیل، عامل اولیه در از بین رفتن سالانه محصولات کشاورزی در جهان است. این ماده شیمیایی یک ابزار جدید جالب است که به هنگام پایین بودن سطح منابع آبی به کشاورزان در مدیریت محصولات کمک می‌کند.»

نسخه اولیه OP در سال ۲۰۱۳ میلادی با عنوان کوییناباکتین Quinabactin توسط تیم کاتلر ابداع شد که اولین نمونه از نوع خود بود. این ماده از کارکرد هورمون طبیعی ابسیزیک اسید یا ABA که گیاهان در واکنش به تنش خشکسالی از خود ترشح می‌کنند، تقلید می‌کند. هورمون ABA سرعت رشد یک گیاه را کاهش می‌دهد و بدین ترتیب گیاه دیگر آبی بیشتر از آب در دسترس مصرف نکرده و پژمرده هم نمی‌شود.

به گفته کاتلر، «دانشمندان مدت‌هاست که می‌دانند اسپری کردن هورمون ABA می‌تواند میزان تحمل آن‌ها در برابر خشکسالی را افزایش دهد. با این حال این روش برای آن که به کار کشاورزان بیاید بیش از اندازه ناپایدار و گران است.»

کوییناباکتین جایگزینی موفق برای هورمون طبیعی ABA به نظر می‌رسد. کمپانی‌ها از این ماده به عنوان مبنایی برای مطالعات بیشتر استفاده کرده و تاکنون چندین پتنت‌ براساس آن پر کرده‌اند. با این حال، کوییناباکتین در مورد برخی گیاهان حائز اهمیت از جمله گندم موثر نبود.

وقتی ABA به یک مولکول گیرنده هورمون در یک سلول گیاهی متصل می‌شود، دو پیوند محکم تشکیل می‌شود درست مانند دست‌هایی که دو دستگیره را گرفته باشند، کوییناباکتین تنها یکی از آن دو دستگیره را می‌گیرد. محققان میلیون‌ها مولکول مقلد هورمون مختلف را مورد بررسی قرار دادند که احتمال می‌رفت هردوی این دستگیره‌ها را بگیرند. این جستجوها همراه با کمی چاشنی مهندسی شیمی به ابداع OP منتهی شد.

OP هر دوی دستگیره‌ها را می‌گیرد و ۱۰ برابر ABA نیز قدرت دارد؛ حقیقتی که آن را به یک ابرهورمون تبدیل می‌کند. به علاوه، این ماده اثرگذاری سریعی نیز دارد. تیم کاتلر تنها در ظرف چند ساعت، پیشرفت قابل توجهی را در حجم آبی که گیاهان آزاد می‌کنند، مشاهده کردند. از آنجایی که OP اینقدر سریع عمل می‌کند، به کشاورزان در برخورد با خشکسالی انعطاف بیشتری می‌دهد.

به گفته کاتلر، کاری که ما می‌توانیم انجام دهیم و گیاهان نمی‌توانند، پیش‌بینی آینده نزدیک با یک دقت معقول است. اگر بدانیم احتمال وقوع خشکسالی وجود دارد، زمان کافی را برای تصمیم‌گیری‌ در مورد روش‌هایی که می‌تواند بازدهی محصولات را افزایش دهد، خواهیم داشت. استفاده از OP یکی از این روش‌هاست.

جزئیات این پروژه در مجله Science منتشر شده است.