چگونه علف‌ها تولید نشاسته و بیومس خود را تقویت کردند

تحقیقات جدید نشان می‌دهد که علف‌ها توانایی تولید نشاسته و لیگنین را از دو مسیر متابولیک توسعه داده‌اند. این یافته‌ها به مهندسی گیاهان دیگر برای افزایش تولید انرژی و مقاومت آن‌ها کمک خواهد کرد.

🌱 از علف‌ها چه می‌دانیم؟

از ساقه‌های بلند ذرت تا مزارع وسیع برنج و امواج گندم طلایی، گیاهان علفی در اکوسیستم‌های مختلف جهان نفوذ دارند و بیش از ۴۰ درصد کالری‌های مصرفی انسان‌ها را تأمین می‌کنند. اما پرسش اینجاست که چرا علف‌ها این‌قدر موفق شده‌اند و چگونه توانستند از سایر گیاهان در طبیعت و کشاورزی پیشی بگیرند؟

🔍 تحقیق جدید درباره علف‌ها

در یک مقاله جدید که در مجله Science منتشر شده، گروهی از دانشمندان به رهبری کار‌شناسان گیاهی هیرواشی مائدا از دانشگاه ویسکانسین-مدیسون و جیمز لیبنز-مک از دانشگاه جورجیا با استفاده از ژنتیک مقایسه‌ای نشان دادند که علف‌ها توانایی تولید نشاسته را از دو مسیر متفاوت توسعه دادند، در حالی که سایر گیاهان تنها یک مسیر دارند.

🧬 کشف‌های مهم در زمینه بیومس

این محققان همچنین دریافتند که دو مسیر متابولیک علف‌ها برای تولید لیگنین (که یک جزء اصلی در بیومس گیاهان است) قبل از جدا شدن آن‌ها از گیاهان غیرعلفی شکل گرفته‌اند. این دگرگونی‌ها به پژوهشگران کمک می‌کند تا گیاهان دیگر را تقویت کنند و تولید انرژی و استحکام آن‌ها را افزایش دهند.

🌾 چالش‌های پیش‌رو

یکی از چالش‌های پژوهشگران در درک تکامل علف‌ها، نداشتن ژنوم‌های کمی با کیفیت برای گونه‌های غیرعلفی نزدیک بود که حدود ۱۰۰ میلیون سال پیش از علف‌ها جدا شده‌اند. برای رفع این مشکل، محققان به توالی‌یابی چهار گونه گیاهی متفاوت پرداختند.

🔬 تولید نشاسته در علف‌ها

تمام گیاهان می‌توانند نشاسته را در پلاستیدها، که اندامک‌های غشایی تولیدکننده انرژی هستند، تولید کنند، اما علف‌ها قابلیت تولید نشاسته را در سیتوزول نیز دارند. پژوهشگران ۲۰ خانواده ژنی را که در تولید نشاسته در سیتوزول نقش دارند، بررسی کردند و به این نتیجه رسیدند که این مسیر متابولیک به احتمال زیاد ناشی از یک رویداد تکثیر کل ژنوم بوده است.

💡 کاربردهای تحقیق

این یافته‌ها پتانسیل مهندسی علف‌ها و سایر محصولات را برای تولید انرژی بیشتر و مقاومت و استحکام بالاتر از طریق تولید لیگنین بیشتر فراهم می‌کند.