اكتشف باحثون من قسم الكيمياء الحيوية في المعهد الهندي للعلوم (IISc) آلية طال انتظارهالتنظيم نمو النباتات الأرضية البدائية مثل النباتات الطحلبية (مجموعة تضم الطحالب والنباتات الكبدية) التي تم الاحتفاظ بها في النباتات المزهرة في وقت لاحق.
ركزت الدراسة، التي نشرت في مجلة Nature Chemical Biology، على التنظيم غير التقليدي لبروتينات DELLA، وهو منظم نمو رئيسي يعمل على قمع انقسام الخلايا في النباتات الجنينية (النباتات البرية).
من المثير للاهتمام أن النباتات الطحلبية، وهي أولى النباتات التي ظهرت على اليابسة منذ حوالي 500 مليون سنة، تفتقر إلى مستقبل GID1، على الرغم من إنتاجها للهرمون النباتي GA. وهذا يثير تساؤلاً حول كيفية تنظيم نمو وتطور هذه النباتات البرية المبكرة.
وباستخدام نبات الكبد Marchantia polymorpha كنظام نموذجي، وجد الباحثون أن هذه النباتات البدائية تستخدم إنزيمًا متخصصًا، MpVIH، والذي ينتج الرسول الخلوي إينوزيتول بيروفوسفات (InsP₈)، لتفكيك DELLA دون تدخلحمض الجبرليك.
استخدم الباحثون نظام كريسبر-كاس9 لتعطيل الجين المُشفِّر لإنزيم VIH، مؤكدين بذلك دوره. أظهرت النباتات التي تفتقر إلى إنزيم VIH الوظيفي عيوبًا نمويةً حادةً وتشوهاتٍ مورفولوجية، مثل الأوراق المتماسكة، وضعف النمو الشعاعي، وغياب الكؤوس الزهرية. تم القضاء على هذه العيوب بتعديل جينوم النبات لإنتاج طرف واحد فقط (الطرف الأميني) لإنزيم VIH. باستخدام تقنيات الكروماتوغرافيا المتقدمة، اكتشف الفريق أن الطرف الأميني يحتوي على نطاق كيناز يُحفِّز إنتاج InsP₈.
اكتشف الباحثون أن DELLA هو أحد الأهداف الخلوية لإنزيم VIH kinase. علاوة على ذلك، لاحظوا أن النمط الظاهري للنباتات التي تعاني من نقص MpVIH كان مشابهًا لنباتات M. polymorpha ذات التعبير المتزايد عن DELLA.
في هذه المرحلة، كنا متحمسين لمعرفة ما إذا كان استقرار أو نشاط DELLA يتعزز في النباتات التي تعاني من نقص MpVIH، وفقًا لبريانيشي رانا، الباحثة الرئيسية وطالبة الدراسات العليا في مجموعة لاهي البحثية. وتماشيًا مع فرضيتهم، وجد الباحثون أن تثبيط DELLA يمكن أن يُعيد بشكل ملحوظ أنماط النمو والتطور المعيبة للنباتات الطافرة MpVIH. تشير هذه النتائج إلى أن كيناز VIH يُنظم DELLA سلبًا، مما يُعزز نمو النبات وتطوره.
يعود تاريخ أبحاث بروتينات ديلا إلى الثورة الخضراء، عندما استغل العلماء، دون علمهم، إمكاناتها لإنتاج أصناف شبه قزمة عالية الغلة. ورغم أن تفاصيل عملهم لم تكن واضحة آنذاك، إلا أن التكنولوجيا الحديثة تُمكّن العلماء من التلاعب بوظائف هذه البروتينات من خلال الهندسة الوراثية، مما يزيد غلة المحاصيل بشكل فعال.
وقت النشر: ٢٣ أكتوبر ٢٠٢٥