איך מרגיש תפוח אדמה?

חוקרים מהפקולטה לחקלאות פיתח חיישנים ביולוגיים בתפוחי אדמה ע"י הנדסה גנטית, שמתריעים בזמן אמת על מצוקה של הצמח

תפוחי אדמה. <a href="https://depositphotos.com. ">איור: depositphotos.com</a>
תפוחי אדמה. איור: depositphotos.com

צמחים חיים בתנאים סביבה משתנים והינם חסרי יכולת תנועה ולכן חשופים לפגעי מזג האוויר ולמזיקים רבים כגון פטריות, חיידקים וחרקים. כל אלו עלולים לגרום לייצור מוגבר של רדיקליים חופשיים ופגיעה ביעילות תהליך הפוטוסינתזה המובילים לירידה ביבול. זיהוי מוקדם של התפתחות מצבי עקה בשדה מאפשר נקיטת אמצעים להגנה על היבול בזמן אמת ולכן הינו בעל חשיבות רבה למניעת הפסד יבול ושמירת הביטחון התזונתי. במחקר חדש שפורסם בכתב העת Plant Physiology בהובלת ד"ר שילה רוזנווסר מהמחלקה למדעי הצמח בפקולטה לחקלאות מזון וסביבה של האוניברסיטה העברית, פותחו ביו-חיישנים מולקולריים בצמח תפוח אדמה, המאפשרים ניטור בזמן אמת של התפתחות מצבי עקה בצמחים.

מטרת המחקר היא לפתח שיטות חדשניות, לא הרסניות, לזיהוי מוקדם של התפתחות מצבי עקה ומחסורים בחומרי הזנה, ברמת הצמח השלם, בצמחי תפוח אדמה על ידי שימוש בביו-חיישנים מולקולריים. חשיבותם הרבה של צמחי תפוח אדמה כמקור מזון בעולם הובילה את החוקרים לבחון תחילה את יעילות החיישנים  בצמחים אלו. גם בישראל נודעת חשיבות רבה לגידול תפוחי אדמה, כיוון שהצמח מהווה כ-40% מהיצוא הכמותי של הירקות הטריים. צוות החוקרים השתמש בשיטות של הנדסה גנטית, על מנת לייצר תפוחי אדמה שמייצרים באופן טבעי את החיישנים.

"למעשה, יצרנו צמחי תפו"א המבטאים חיישנים מולקולריים המאפשרים חישה של רמת הרדיקליים החופשיים במדורים ספציפיים בתא הצמחי", הסביר ד"ר רוזנווסר. "ניתן לנטר את האותות הנשלחים מסנסורים אלו באמצעות צילום במצלמה פלוריסנטית בעלת רגישות גבוהה". החוקרים בחנו את השימוש בביוסנסור, reduction-oxidation sensitive green fluorescent protein (roGFP)  שצורתו המרחבית ותכונותיו הפלוריסנטיות משתנות לפי רמת הרדיקלים החופשיים בסביבתו. במחקר הנוכחי, מיקמו החוקרים את החיישנים בכלורופלסטים, האברון בתא שבו מתרחש תהליך הפוטוסינתיזה, התהליך בו אנרגיית האור מומרת לאנרגיה כימית.

מתנאל היפש, תלמיד המחקר שייצר את הצמחים, הסביר את הממצאים: "מצאנו כי חשיפה של צמחי תפו"א למצבי עקה שונים כגון קרינה גבוהה, טמפרטורה קיצונית (קור או חום) ותנאי יובש גורמים לעלייה ברמת הרדיקלים החופשיים בכלורופלסט אותה ניתן לנטר באמצעות הביו-חיישן שנבחן". עוד נמצא כי עלייה זו מתרחשת בשלבים הראשונים של התפתחות העקה בהתאמה לירידת בפעילות הפוטוסינטתית ולפני שניתן לזהות שינויים חזותיים בצמח. בנוסף, ניטור אותות החיישן ברמת הצמח השלם לימדה על השונות המרחבית בהתפתחות תנאי העקה באיברים השונים של הצמח.

"אנחנו מאמנים כי מלבד שימוש בטכנולוגיה שפותחה להעמקת ההבנה של תגובות צמחים למצבי עקה וההתמודדות עימן, למחקר זה השלכות יישומיות רבות", הוסיף ד"ר רוזנווסר, "ביניהן, המערכת שפותחה מאפשרת לבדוק בצורה מהירה ובאופן שאינו הרסני פעילות של מגוון חומרים שמטרתן שיפור עמידות צמחים לתנאי סביבה משתנים. בנוסף שילוב הצמחים שפותחו בתוכניות השבחה תזרז פיתוח של זני תפוחי אדמה שהינם עמידים לתנאי עקה, כגון יובש וחום. ולבסוף שילוב של הצמחים שפותחו בשדות חקלאיים יכול להוות פריצת דרך באבחון מוקדם של התפתחות מצבי עקה בשדה וכך למזער את הנזק הנגרם ליבול". בעתיד, שילוב של חיישנים נוספים ויצירת קווים המבטאים אותם במגוון מדורים תוך תאיים, יאפשר זיהוי מוקדם של עקות נוספות כגון מחלות הנגרמות על ידי פטריות וחרקים.

המחקר בוצע על ידי חוקרים מהאוניברסיטה העברית ולקחו בו חלק גם ד"ר נרדי למפל, ד"ר עינת זלינגר, אוראל ברדה ודניאל ויגר.

לפרסום המדעי

עוד בנושא באתר הידען:

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook
דילוג לתוכן