התקדמות במחקר: כיצד המלח עוצר את גדילת הצמחים

עד כה, מסתבר, לא היה ברור המנגנון שבאמצעותו עוצר המלח את התפתחות השורשים.

אחת הבעיות הגדולות בחקלאות היא העובדה שקשה מאוד לגדל צמחים במים בעלי ריכוז מלחים גבוה. עד כה, מסתבר, לא היה ברור המנגנון שבאמצעותו עוצר המלח את התפתחות השורשים.

צוות של חוקרים, בראשות חוזה דיני ולינה דואן ממכון קרנגי, גילה שלא בכל סוגי הצמחים מתעכבת הצמיחה על ידי המלח במידה שווה. הם חשפו במחקרים את דבר קיומה של שכבה פנימית של תאים בשורשי הצמחים הרגישה למלח ומפעילה הורמון עקה העוצר את צמיחת השורשים. המחקר, שפורסם בגליון האחרון של כתב העת The Plant Cell, מתווה את ההסבר להבנת תגובת העקה ולפיתוח צמחים עמידים למלח.

מלח מצטבר בקרקעות מושקות עקב אידוי המים ושקיעת המלחים שהיו בהם. האו”ם מעריך כי המליחות משפיעה על היבולים בכ-810 אלף קמ”ר (או כ-810 מיליון דונם) של אדמה חקלאית ולא רק במדינות מתפתחות, אלא גם במדינות כמו קליפורניה. מסביר דיני: “עד כה היה חסר חלק חשוב בפאזל להבנה כיצד צמחים מתמודדים עם עקה, וזו היתה השאלה מתי והיכן העקה משפיעה על הצמיחה”.

השורשים מחוברים צמוד לסביבתם ומפתחים רשתות מסועפות המאפשרות להם לחקור את הקרקע. השורשים המסתעפים גדלים לרוחב מהשורש הראשי והם חשובים לאיסוף מים וחומרי מזון.

החוקרים גידלו זרעים של צמח המעבדה Arabidopsis (בעברית תודרנית) שהוא קרוב משפחתו של החרדל והשתמשו במערכת הדמיה ייעודית המאפשרת להם למדוד את התהליכים הדינמיים של צמיחת השורשים במהלך התגובה למליחות. יכולת זו לעקוב אחר השורשים בזמן אמת איפשרה לחוקרים לצפות בתהליך כניסת השורשים לתרדמה כאשר מוסיפים להם מלח. כדי לקבוע כיצד מפוקחת התרדמת הזו, חקרה דואן את תפקידם של הורמונים שונים בצמח בתהליך ומצאה כי חומצה אבציסית היתה מולקולת האיתות העיקרית.

“אנו מכירים את אסטרטגית ‘הילחם או ברח’ שבה נוקטים בעלי חיים כאשר הם מתמודדים עם אתגר חיצוני ואולם הצמחים אינם יכולים לרוץ למקום בטוח. הסתבר שהם יכולים לשלוט ביכולת השורשים שלהם להתפשט לתוך שטח מסוכן.” אומר דיני. ומוסיף כי נראה שהחומצה האבציסית – הורמון עקה המיוצר בצמח כאשר הוא נחשף ליובש או לסביבה מלוחה, חשוב לצורך שליטה על המקבילה הצמחית של ‘הילחם או ברח’.

כדי להבין כיצד החומצה האבציסית מבקרת את הצמיחה, פיתחו החוקרים אסטרטגיה לדיכוי התגובה להורמון זה בשכבות שונות של רקמות השורש. הם מצאו כי חלק משמעותי של התגובה למלח היתה תלויה בשכבה יחידה של תאים שחשה את ההורמון. ההדמיה בזמן אמת איפשרה להם לצפות מה קורה לצמיחת השורשים בצמח המוטנטי.

“העור הפנימי” של השורש, המכונה אנדודרם או בעברית שכבת נבט היה החשוב ביותר לתהליך זה. שכבת רקמות זו חשובה במיוחד משום שהיא פועלת כגבול חדיר למחצה ומאפשרת למרכיבים מסוימים להיכנס מהקרקע למערכת השורשים. מסבירה דואן.
“תוצאות המחקר מראות כי בנוסף לפעולה כמסנן לחומרים מן הקרקע, שכבת הנבט גם פועלת כשומר סף, כאשר החומצה האבציסית מונעת מהצמח לגדל שורשים בסביבות מסוכנות” אומר דיני.

השקיית שטחים חקלאיים היא גורם משמעותי להמלחת קרקעות. כאשר פני הים עולים בשל שינויי האקלים, “ההבנה כיצד צמחים, בפרט דגנים, מגיבים למליחות עשויה לאפשר לנו לפתח מגוון צמחים שיוכלו לגדול באדמות מלוחות יותר באיזורי החוף.” מסכם דיני.
להודעה של החוקרים