روزهای گرم، سالادهای خنک و برش‌های گوجه‌فرنگی تازه – شبیه تابستان است، نه؟ اما آیا تا به حال فکر کرده‌اید که گوجه‌فرنگی‌ها چگونه در گرمای شدید زنده می‌مانند؟
زیر آفتاب سوزان، وقتی دما افزایش می‌یابد، برخی از گونه‌های گوجه‌فرنگی به رشد خود ادامه می‌دهند. یک تیم از زیست‌شناسان در دانشگاه براون تصمیم گرفتند این موضوع را بررسی کنند.
بقای گوجه‌فرنگی‌ها در گرما
متخصصان می‌خواستند مرحله خاصی از چرخه رشد را که گوجه‌فرنگی‌ها در آن تحت فشار گرما آسیب می‌بینند و همچنین مکانیسم‌های مولکولی که آن‌ها را محافظت می‌کند، شناسایی کنند.
یافته‌ها می‌توانند کلیدی مهم برای حفظ تأمین غذای ما در عصر تغییرات اقلیمی باشند. در واقع، بهره‌وری کشاورزی هم‌اکنون نیز در مرز خطر قرار دارد.
افزایش دما می‌تواند با هر درجه سلسیوس اضافه‌شده در گرمای فصلی، تولید محصولات کشاورزی را تا ۱۶ درصد کاهش دهد.
درس‌هایی از تکامل
سورل وی. ییمگا اوونکوپ، یکی از نویسندگان این مطالعه، پژوهشگری در حوزه زیست‌شناسی مولکولی، زیست‌شناسی سلولی و بیوشیمی در دانشگاه براون است.
اوونکوپ توضیح داد که دانشمندان از درس‌های تکامل استفاده کردند تا برای تسریع روند سازگاری گونه‌های گیاهان گوجه‌فرنگی آزمایشاتی انجام دهند.
طبق گفته محققان، انتظار برای تکامل طبیعی و حذف گونه‌های آسیب‌پذیر گوجه‌فرنگی مانند هاینز به نفع گونه‌های مقاوم به گرما زمان زیادی می‌برد – فرآیندی که ممکن است کیفیت‌هایی را که محصولات آسیب‌پذیر را تجاری و پرطرفدار می‌سازند نیز به خطر بیاندازد.
مقاوم‌سازی گوجه‌فرنگی‌ها در برابر گرما
اوونکوپ توضیح داد: «ما در حال تلاش برای فهمیدن تنظیم دما در سطح مولکولی و سلولی هستیم و می‌خواهیم بفهمیم که کجا و چه چیزی را باید بهبود دهیم تا بتوانیم آن را در ارقام تجاری گیاهان هدف‌گیری کنیم و همه ویژگی‌های آن‌ها را حفظ کنیم، به‌جز این یک جنبه که آن‌ها را در برابر گرمای شدید آسیب‌پذیر می‌کند.»
وی افزود: «با گذشت زمان، می‌توان مکانیسم‌های مختلف مقاومت را با ادامه تغییر شرایط رشد، جمع‌آوری کرد.»
مارک جانسون، نویسنده مطالعه و استاد زیست‌شناسی در دانشگاه براون، خاطرنشان کرد که تحمل گرما یا توانایی گیاه برای مقاومت در برابر دماهای شدید می‌تواند راهی امیدوارکننده برای مقابله با تغییرات اقلیمی باشد.
جانسون گفت: «تصور کنید اگر بتوانید یک گوجه‌فرنگی هاینز را در برابر فشار دما مقاوم‌تر کنید بدون اینکه بر طعم یا تجربه استفاده از گوجه‌فرنگی تأثیر بگذارد. این یک مزیت بزرگ خواهد بود.»
استرس گرما و تولید مثل گیاه
آزمایشگاه جانسون سال‌هاست که روی تولید مثل گیاهان مطالعه می‌کند. با این حال، یک شکاف در این مطالعات وجود داشت: هیچ مطالعه‌ای بررسی نکرده بود که پس از افتادن گرده روی کلاله در این مرحله حیاتی چه اتفاقی می‌افتد – کلیدی برای درک چگونگی بقای گوجه‌فرنگی در شرایط شدید.
اوونکوپ با عزم به این حوزه ناشناخته برای پروژه پایان‌نامه‌اش ورود کرد. او بر روی مرحله رشد لوله گرده در چرخه تولید مثل گیاه تمرکز کرد و گونه‌های مختلف گوجه‌فرنگی که در فصل‌های بسیار گرم رشد می‌کنند را مورد مطالعه قرار داد.
همکاری با دانشمندان دانشگاه آریزونا به آن‌ها کمک کرد تا بفهمند استرس گرما در این مرحله خاص، تولید میوه و دانه را در گونه‌های حساس به گرما بیشتر از گونه‌های مقاوم به گرما محدود می‌کند.
همه اخبار بد نیستند.
اوونکوپ دریافت که گونه گوجه‌فرنگی تامائولیپاس که به گرما مقاوم است، رشد استثنایی‌ای در دماهای بالا دارد. تحلیل مولکولی او به تیم کمک کرد تا مکانیسم‌هایی را که به این گوجه‌فرنگی اجازه بقا در گرمای شدید را می‌دهد، کشف کنند.
خلق گوجه‌فرنگی‌هایی برای مقاومت در برابر گرما
محققان بر گوجه‌فرنگی‌ها تمرکز کردند زیرا گونه‌های مختلف آن می‌توانند با طیف وسیعی از اقلیم‌های شدید سازگار شوند – سرنخ‌هایی برای چگونگی واکنش گونه‌ها به شرایط مختلف محیطی ارائه می‌دهند.
گوجه‌فرنگی یک محصول تجاری ارزشمند در سراسر جهان است، از جمله در برخی مناطق که از جمله آسیب‌پذیرترین مناطق در برابر شرایط گرمای شدید هستند.
پس از شناسایی مکانیسم‌های مولکولی مفید، گام بعدی تعیین تکنیک‌های خاصی است که اجازه رشد گوجه‌فرنگی در اقلیم‌های مختلف را می‌دهد.
یکی از راه‌های ممکن؟ ساختن مولکولی که گرده را در گیاهان برای تحمل یک موج گرما آماده کند، همان‌طور که جانسون توضیح داد.
آیا گوجه‌فرنگی‌های بیشتری می‌توانند زنده بمانند؟
جانسون گفت: «وقتی پیش‌بینی‌های آب‌وهوا نشان می‌داد دو هفته دمای بالا در مرحله رشد لوله گرده در پیش است، کشاورز محصولی را به گیاهان اعمال می‌کرد که بیان ژن را تغییر می‌داد تا گرده در برابر گرما مقاوم شود.»
اگرچه این سطح از دستکاری هنوز یک چشم‌انداز است و نه یک واقعیت، اما کارشناسان گفتند که این حوزه از تحقیق آمادگی زیادی برای بررسی دارد.
این مطالعه در مجله Current Biology منتشر شده است.
