חוקרים מהאוניברסיטה העברית גילו שהגן PhDEF, המוכר כאחראי להיווצרות עלי הכותרת, משפיע גם על ריח הפרח - ומשמש כמתג גנטי לשליטה בייצור חומרים נדיפים המושכים מאביקים.
צוות חוקרים, בהובלת פרופ' אלכסנדר ויינשטיין וד"ר דומיניקה בדנרקזיק מהפקולטה לחקלאות, מזון וסביבה ע"ש רוברט ה. סמית' באוניברסיטה העברית בירושלים, חשף תגלית מדעית מרתקת: גן הומאוטי המוכר כתורם לעיצוב הפרח (אחראי על יצירת עלי הכותרת) נמצא גם כבקר מרכזי של ייצור הריח בפרחי פטוניה (Petunia) - סוג צמח עשבוני ממשפחת הסולניים, שמוצאו בדרום אמריקה ומיניו השונים שימשו לפיתוח עשרות רבות של זני מכלוא תרבותיים בגדלים וצבעים שונים.
בזכות פריחתו השופעת וקלות גידולו נפוץ הצמח כצמח נוי בגינות ברחבי העולם. "הגן ההומאוטי לא רק אחראי על יצירת עלי הכותרת, אלא אחראי על כלל התהליכים במה שעלי הכותרת עושים - כמו ריח", מסביר פרופ' וינשטיין, תוך שימת דגש על החשיבות שיש בכך. "ריח מושך מאביקים, שעוזרים בייצור הזרעים, שפיזורם מהווה את מהות הקיום של הפרחים".
PhDEF הוא גן ממשפחת MADS-box, קבוצה של גנים הומאוטיים האחראים על היווצרות איברי הפרח בשלבים מוקדמים של התפתחותו. עד כה, היה ידוע כי הגן משחק תפקיד מפתח ביצירת עלי הכותרת, אך מחקר זה, שפורסם בכתב העת The Plant Cell, מראה כי תפקידו נמשך גם לאחר פתיחת הפרח, והוא משפיע ישירות על הפעלת מערכת הריח של הצמח.
מחברי המחקר מצאו כי PhDEF מפעיל את הגנים EOBI ו-EOBII, שמהווים גורמים קריטיים הידועים כמפקחים על ייצור הריח בפטוניה. בנוסף, הוא משפיע ישירות על אנזימים חיוניים במסלול הביוסינתזה של תרכובות נדיפות. כאשר החוקרים דיכאו זמנית את פעילות הגן PhDEF באמצעות מערכת להשתקת גנים (VIGS) - מערכת מבוססת וירוסים שמבטלת זמנית את פעילות הגן, ובכך מסייעת בהבנת תפקידו - פליטת הריח של הפרח הצטמצמה משמעותית, ואיתה גם הביטוי של הגנים האחראיים לייצור התרכובות הריחניות. החוקרים זיהו בנוסף כי הביטוי של PhDEF מגיע לשיאו בשעות הערב, במקביל לעלייה בפליטת הריח, מה שמחזק את הקשר בין הגן לבין ויסות מנגנוני הריח.
זו הפעם הראשונה שמתגלה קשר ישיר בין מנגנוני היווצרות איברי הפרח לבין תכונותיו הפיזיולוגיות בשלב ההבשלה. למרות שלריח נעים יש ערך רב, טיפוח תכונה זו בצמחים לא צלח, וכיום כמעט ואין בנמצא זנים המפיצים ריח ברמות משמעותיות הניתנות לזיהוי על ידי צרכנים.
על כן, התובנות החדשות עשויות לשמש לשיפור תכונות ריח בפרחים מטופחים לתעשיית הנוי והבישום, מכיוון שניתן להעצים בכך את הריח שמפיץ הפרח. התגלית הזו עשויה להוביל לפיתוח פרחים חדשים בעלי ניחוח מוגבר, שחסרים כיום בשוק צמחי הנוי. מאחר וגנים ממשפחת MADS-box נפוצים בצמחים רבים, ממצאים אלו עשויים לרמוז על מנגנון רחב יותר המשותף לצמחים נוספים עם אסטרטגיות האבקה מבוססות ריח.
פרופ' אלכסנדר ויינשטייןצילום: באדיבות האוניברסיטה העברית בירושלים"המחקר שלנו משנה את האופן שבו אנו מבינים את התפתחות הפרח - לא רק כעיצוב מבני אלא גם כהכנה למשיכת מאביקים", אומר פרופ' ויינשטיין. "העובדה שגן האחראי להיווצרות הפרח משפיע גם על הריח שלו היא עדות לאבולוציה המשולבת של מבנה ותפקוד בפרחים. עם זאת, הבחירה בפטוניה הייתה שרירותית, שכן יש לנו שנים של ניסיון עם פרח זה. על כן, ייתכן כי הממצאים של המחקר שלנו עשויים להופיע גם בקרב פרחים אחרים".
