دراسة جديدة تظهر تكيّف أنواع نباتات ملحية في المناطق الجافة مع الظروف الساحلية

قامت دراسة جديدة أجراها فريق من الباحثين من روسيا وأوزبكستان بتسليط الضوء على التغيرات البنيوية والوظيفية الضامنة لتكيف نوع القطيفيات Kali komarovii - المعروف أيضاً باسم العشب البحري البري في اليابان – مع الظروف الملحية والرطبة والباردة في المناطق الساحلية لبحر اليابان.

وأجرى فريق الباحثين، الذي ضم الدكتورة كريستينا تودريتش، خبيرة نبات لدى المركز الدولي للزراعة الملحية (إكبا)، مقارنة لبنية الأوراق السائدة، والتوازن بين الماء والملح، والتعدد الشكلي الوراثي لنوع القطيفيات (Kali komarovii) مع أنواع أخرى من قبيلة الروثا (Salsoleae) ذات الطرازين الفرعيين للتمثيل الضوئي المعتمدين على أنزيم الماليك (NADP-ME) وأنزيم الماليك (NAD-ME). ودرس الباحثون بصفة خاصة نوع القطيفيات الساحلي Kali komarovii وأربعة أنواع حولية لروثا المناطق جافة.

وتبين الدراسة التي نشرت في مجلة "فلورا" أن الطراز الفرعي الاختياري للتمثيل الضوئي رباعي الكربون المعتمد على أنزيم الماليك NADP يتسم بقدرة أكبر على التكيف مع البيئات المناخية والتـُرَبية الجديدة مقارنة مع الطراز الفرعي العتيق المعتمد على أنزيم الماليك NAD.

ففي النباتات رباعية الكربون C4 يتم تثبيت ثاني أكسيد الكربون أولاً في مركب يحتوي على أربع ذرات كربون قبل دخوله في دورة "كالفن" للتمثيل الضوئي. ويظهر الطراز الفرعي للتمثيل الضوئي المعتمد على أنزيم الماليك NADP مستوى مرتفعاً من التكيف مع الظروف الجديدة والعوامل غير المؤاتية.

ولعل تحديد Kali komarovii كنوع ملحي جاف ينتمي إلى الطراز الفرعي الاختياري رباعي الكربون للتمثيل الضوئي اعتمد على خصائص ذرية وكيميائية حيوية ووراثية. كما يعد هذا النوع قريباً من الناحية الوراثية (مسافة Nei تبلغ 0.16-0.17) من النوعين الملحيين في المناطق الجافة Kali paulsenii و Kali tragusرباعيي الكربون المعتمدين على أنزيم الماليك NADP، وهما نوعان يتشابهان في هذه الجزئية مع نباتات صحراء آسيا الوسطى.

وتمثل الأنواع الملحية في المناطق الجافة الأنواع الصحراوية ، وتتسم بإمكانية النمو في أماكن تكون التربة مالحة فيها دائماً، لكنها قد تجف دورياً إلى درجة تسبب مشاكل ذات صلة بتوافر المياه للنبات. وهنا يكمن الفرق حيث أن نوع القطيفيات Kali komarovii يتسم بمرونة بيئية كبيرة ويعيش في المناطق الساحلية من بحر اليابان الواقع على بعد 9000-10,000 كم من آسيا الوسطى.

كذلك قدمت الدراسة دليلاً بأن تطور الطراز الفرعي الاختياري للتمثيل الضوئي رباعي الكربون في نوع القطيفيات Kali komarovii ينجم عن تأثير توليفة من عوامل نوعية شتى من قبيل الرطوبة المرتفعة ودرجة الحرارة المنخفضة وملوحة التربة.

كما أكدت الدراسة أيضاً أنه في البيئات المالحة أو درجات الحرارة المنخفضة يكمن العنصر المهم لتكيف الطراز الفرعي المعتمد على أنزيم الماليك NADP في نوع الروثا في تقلب المسالك الأولية لتثبيت ثاني أكسيد الكربون، والذي يحدث من خلال التثبيت الجزئي للمالات وزيادة مسالك الأسبارتات، أي عودة جزئية إلى الطراز الفرعي القديم المعتمد على أنزيم الماليك NAD.

ويذكر أن هذه الدراسة تلقت الدعم من جانب الأكاديمية الأوزبكية للعلوم، إلى جانب دعم جزئي من  الأكاديمية الروسية للعلوم.