מחקר: צמחים מווסתים גדילתם בהתחשב בסביבה

חוקרים בפקולטה לביולוגיה בטכניון הציגו במאמר חדש הסבר ליכולתם של שורשים לווסת את גדילתם בהתאם למצאי המינרלים בסביבה - מינרלים החיוניים להזנת הצמח (נוטריינטים). המאמר התפרסם בכתב העת Developmental Cell. את המחקר הוביל הפוסט-דוקטורנט ד"ר עמר פאל סינג בהנחייתה של פרופ' סיגל סבלדי-גולדשטיין. עוד שותפים במחקר חברי צוות המעבדה של פרופ' סבלדי-גולדשטיין וחוקרים מהמעבדה של פרופ' ארנון חן מהטכניון ומ-ENS Lyon שבצרפת.

מאז ראשית דרכה המחקרית מתמקדת פרופ' סבלדי-גולדשטיין בצמחים כמערכת מודל מרתקת למחקר ביולוגי. מעבדתה בפקולטה לביולוגיה בטכניון עוסקת בהבנת עקרונות התפתחותיים של הצמח. לשם כך היא חוקרת את שני מקורות ההשפעה על גדילת הצמח - האותות הבאים מתוך הצמח והאותות המגיעים מהסביבה. מחקרה מתבסס על מגוון שיטות ניסוייות כגון הדמיה, פענוח שינויים בביטוי גנים ברזולוציה תאית ושיטות בגנטיקה התפתחותית.

הדמייה במיקרוסקופ קונפוקאלי של שורש גדל המבטא פקטור שיעתוק מאוחה לסמן פלואוריסנטי

"הצמחים חיוניים לחיים על פני כדור הארץ ומהווים אורגניזם-מודל מרתק" אומרת פרופ' סבלדי-גולדשטיין. "הם נבדלים מבעלי החיים בהיבטים שונים. בשעה שבעלי חיים יכולים לנוע ולנדוד למקומות בטוחים יותר, למאגרי מים וכן הלאה, הצמחים מקובעים למקומם. בניגוד לבעלי חיים, צמחים מייצרים איברים חדשים במשך כל חייהם ומווסתים את קצב גדילתם בהתאם לתנאי הסביבה - דבר החיוני להישרדותם. במהלך האבולוציה פיתחה ממלכת הצומח אסטרטגיות שונות כדי להסתגל לתנאי סביבה תנודתיים. לדוגמה, שורש יכול להאיץ או להאט את גדילתו וליצור שורשים חדשים המסתעפים ממנו בהתאם למצאי המינרלים בקרקע".

פרופ' סיגל סבלדי-גולדשטיין(צילום: ניצן זוהר )

עומדים מימין לשמאל: אריקה שפיץ, דן אייזלר, סאורב פאנדי, סיגל סבלדי-גולדשטיין; יושבים מימין לשמאל: מיכל אקרמן-לברט, יואב לילינג, יוליה פרידמן, לישי טננבאום, נטע הולנד(צילום: לידיה אורונוב)

לדברי החוקרים, הורמונים סטרואידיים, הנקראים ברסינוסטרואידים, הכרחיים לגדילה ולהתפתחות הצמח. חוקרי הטכניון בחנו את פעילותם של ברסינוסטרואידים ושל חלבוני המסלול שהם מבקרים בשורש של צמח Arabidopsis (בעברית תודרנית). הם גילו כי חלבוני המסלול הסטרואידי מושפעים גם מאותות שמקורם בהרכב המינרלים בסביבת השורש.

החוקרים הראו כי הרכב המינרלים במצע הגידול (כלומר, בתנאי מעבדה) עשוי להשפיע בשני כיוונים מנוגדים: חסך בברזל בסביבת הצמח מגביר את עוצמתו של מסלול הברסינוסטרואידים ועל ידי כך מאיץ את התארכות השורש, ואילו חסך בזרחה (פוספט) בסביבה, המוביל להצטברות ברזל בשורש, מחליש את פעילות מסלול הברסינוסטרואידים ובכך מאט את התארכות השורש.