מחקר חושף מה מאפשר לצמחים שונים ליצור מגוון אינסופי של צורות

לכל צמח איברים מיוחדים בצורות שונות; העלים, הפרחים, הפירות והזרעים של צמח אחד לא יהיו דומים לאלה של צמח אחר, אפילו בין שני זני עגבניות שונים

צמחים. מגיעים בשלל צורות. <a href="https://depositphotos.com. ">צילום: depositphotos.com</a>
צמחים. מגיעים בשלל צורות. צילום: depositphotos.com

אחת התופעות המרתקות בעולם הצומח היא השונות והמגוון העצומים שקיימים. לכל צמח איברים מיוחדים בצורות שונות; העלים, הפרחים, הפירות והזרעים של צמח אחד לא יהיו דומים לאלה של צמח אחר. ניתן לאתר שונות בתוך קבוצה מסוימת של צמחים, לדוגמה עגבנייה, תפוח אדמה, פלפל וטבק שייכים למשפחת הסולניים, כלומר הם כולם קרובי משפחה, ולכולם צורות שונות של עלים, פרחים, פירות וזרעים. יותר מכך, ניתן להבחין בשונות גם באותו המין – עגבניות ממינים שונים ייצרו עלים ופירות שונים. במקרים מסוימים, אותו צמח מייצר עלים שונים בשלבי התפתחות שונים; יש צמחים שמייצרים עלים פשוטים בשלב מוקדם בחייהם ועם התבגרותם מתחילים לייצר עלים מורכבים יותר ויותר. פרופ' נעמי אורי, הדוקטורנט אלון ישראלי ושותפים נוספים מהמכון למדעי הצמח בפקולטה לחקלאות מזון וסביבה של האוניברסיטה העברית, מפרטים במחקר חדש כיצד הגמישות התפתחותית בצמחים מושגת, כלומר, מה מאפשר ליצור כל כך הרבה צורות ומגוון. המחקר פורסם לאחרונה בכתב העת New phytologist.

החוקרים יצרו מוטציות בעלים של צמח העגבנייה על ידי יצירת שינויים בגנים באמצעות CRISPR, וסרקו את הביטוי של המוטציה בצורה של העלים. הם מצאו כי ניתן לחלק את הגנים שמשפיעים על צורת העלה לשתי קבוצות עיקריות: קבוצה שמשפיעה על קצת ההתפתחות וקבוצה שמשפיעה על אופן ההתפתחות. הקבוצה הראשונה מכילה גנים שמשפיעים על קצב ההתבגרות של העלה. ככל שקצב ההתבגרות מהיר יותר, כך העלה שנוצר הוא קטן ופשוט יותר. לעומת זאת, ככל שהקצב איטי יותר, יש זמן לעלה לפתח צורה מורכבת ולגדול והעלים שיווצרו יהיו מורכבים וגדולים יותר. הזמן שלוקח לעלה להתבגר מייצר "חלון התפתחותי" למגוון.

הקבוצה שנייה מכילה גנים שמשפיעים על הצורה הייחודית של העלה, על ידי כך שהם גורמים לגדילה באזורים מסוימים ולא אחרים. "מצאנו שקיימים מספר מסלולים שונים שמשפיעים על הגדילה והם פועלים במקביל אחד לשני", הסביר אלון ישראלי והמשיך, "בנוסף, הגנים שמשפיעים על הגדילה של העלה פועלים בתוך החלון ההתפתחותי. לכן כאשר החלון ההתפתחותי קצר מאוד, הגנים שמבקרים גדילה כמעט ולא באים לידי ביטוי. לעומת זאת, כאשר החלון ההתפתחותי ארוך מאוד הם פעילים יותר".

בשלב הבא של המחקר, בחנו החוקרים איך גנים משתי הקבוצות עובדים ביחד. "מצאנו שאם פוגעים בגנים שמשפיעים על הגדילה של העלה (מהקבוצה השנייה), גם אם החלון ההתפתחותי ארוך מאוד (כלומר היינו מצפים לקבל עלים מורכבים), מתקבלים עלים פשוטים מאוד", אמרה פרופ' נעמי אורי. "למעשה, כמעט כל התהליכים ההתפתחותיים שמובילים ליצירת צורות מורכבות, מבוקרים על ידי שני התהליכים האלה – זמן התפתחותי וגדילה. ממצאים אלה מצביעים על החשיבות והתרומה שיש לשני התהליכים ההתפתחותיים על הצורה הסופית של הצמח ולכן גם על הביצועים שלו".

למאמר 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