نجح العلماء في تحسين طعم وقيمة الفراولة الغذائية دون تغيير عملية نموها.

تحسين جودة الفاكهة مع الحفاظ على المستوى الطبيعينمو النباتلطالما شكل التوازن تحديًا كبيرًا في الزراعة. وتشير دراسة جديدة إلى أن تحقيق هذا التوازن قد يكون أسهل مما كان يُعتقد سابقًا. فقد اكتشف العلماء أن تعزيز نشاط جين مُحافظ عليه يُعرف باسم "جين التنظيف" يُمكن أن يُحسّن في آنٍ واحد القيمة الغذائية والخصائص الحسية للفاكهة. ومن خلال تعزيز التعبير عن جين مرتبط بالحمض النووي الريبوزي الناقل (tRNA)، زاد فريق البحث من مستويات الأنثوسيانين والتربينويدات، وهي مركبات تؤثر على لون الفاكهة ورائحتها وخصائصها المضادة للأكسدة. ولم يكن لهذه التحسينات أي تأثير ملحوظ على نمو النبات أو حجم الثمرة أو محتواها من السكر. وتكشف النتائج عن دور غير متوقع للجينات المرتبطة عادةً بالوظائف الخلوية الأساسية، مما يُثبت قدرتها على التأثير أيضًا على الخصائص الأيضية الرئيسية للفاكهة.
تلعب الأنثوسيانينات والتربينويدات دورًا حيويًا في لون الفاكهة ونكهتها ورائحتها وقيمتها الغذائية الإجمالية. مع ذلك، غالبًا ما تؤدي محاولات زيادة محتوى هذه المركبات إلى آثار جانبية غير مرغوب فيها، وذلك لارتباط إنتاجها الوثيق بالهرمونات النباتية. فعلى سبيل المثال، تنظم السيتوكينينات نمو النبات وعمليات الأيض الثانوية، لذا فإن تغيير مستوياتها قد يُغير بنية النبات وخصائص نموه.
لم تحظَ فئةٌ غير معروفةٍ من الجينات المرتبطة بالسيتوكينين - وهي إنزيمات نقل الأيزوبنتينيل من نوع الحمض النووي الريبوزي الناقل - باهتمامٍ يُذكر. يُعتقد أن هذه الجينات تؤدي وظائف خلوية روتينية بدلاً من تنظيم سمات النبات بشكلٍ فعّال. ولا يزال من غير الواضح ما إذا كان بإمكانها تحسين جودة الثمار دون التأثير على نمو النبات، مما يجعلها جديرةً بمزيدٍ من الدراسة.
نشر باحثون من جامعة نانجينغ الزراعية وجامعة كونيتيكت ورقة بحثية في مجلة *بحوث البستنة*، استكشفوا فيها هذه الإمكانية باستخدام الفراولة البرية كمثال. ركزوا على جين أساسي يُسمى FveIPT2. ومن خلال التعديل الوراثي للنباتات لزيادة مستوى التعبير عن هذا الجين، لاحظوا تحسنًا ملحوظًا في جودة الثمار.
أظهرت النباتات المعدلة وراثيًا مستويات أعلى بكثير من الأنثوسيانين والتربينويدات في الثمار الناضجة مقارنةً بالنباتات البرية، لكنها لم تُظهر أي اختلافات في النمو أو حجم الثمار أو محتوى السكر. يُشكك هذا الاكتشاف في الاعتقاد السائد منذ زمن طويل بأن الجينات المسؤولة عن تنظيم وظائف النبات تلعب دورًا سلبيًا فقط، ويُبرز إمكاناتها الهائلة في تحسين المحاصيل.
يشارك جين FveIPT2 في تعديل الحمض النووي الريبوزي الناقل (tRNA) ويرتبط بتخليق السيس-زياتين (أحد السيتوكينينات). على عكس الجينات الأخرى المرتبطة بالسيتوكينينات، والتي تؤثر بشكل كبير على نمو النبات، فإن زيادة نشاط FveIPT2 لا تُحدث سوى تغييرات طفيفة في مستويات السيتوكينينات الإجمالية. يستمر نمو النبات بشكل طبيعي، دون أي تشوهات واضحة. يحدث الإزهار والإثمار كما هو متوقع، دون أي تغييرات في وزن الثمار أو شكلها أو حلاوتها.
على الرغم من استقرار نمو النبات، فقد شهد التركيب الكيميائي للثمار تغيرات ملحوظة. إذ ارتفعت مستويات الأنثوسيانين والفلافونويدات والمركبات الفينولية، مما أدى إلى لون أحمر أكثر كثافة. وكشف تحليل مفصل عن زيادات كبيرة في مستويات تسعة أنواع محددة من الأنثوسيانين، بما في ذلك مركبات مشتقة من السيانيدين والبيلاغونيدين، المعروفة بخصائصها المضادة للأكسدة.
في الوقت نفسه، ازداد محتوى ما يقرب من نصف مركبات التربينويد التي تم الكشف عنها. وتشمل هذه المركبات أحاديات التربين، وثلاثيات التربين، وثلاثيات التربين، والتي تلعب دورًا هامًا في الرائحة والنكهة.
لا تقتصر هذه التغييرات على اللون والمكونات الغذائية فحسب، بل ارتفعت مستويات المركبات العطرية المرتبطة بالروائح الزهرية الزكية، مثل اللينالول. في المقابل، انخفضت مستويات المركبات المرتبطة بالروائح النفاذة والراتنجية. وأكدت دراسات التعبير الجيني أن المسارات الرئيسية المسؤولة عن إنتاج هذه المركبات ونقلها أصبحت أكثر نشاطًا.
تُظهر هذه النتائج مجتمعة أن FveIPT2 يمكنه تحسين التركيب الكيميائي للفاكهة بشكل انتقائي دون إحداث تغييرات هرمونية نموذجية تؤثر على النمو.
لاحظ الباحثون: "تُظهر هذه الدراسة أن ما يُعرف عادةً باسم "جينات الصيانة الخلوية" قد يكون له تأثيرات محددة وهامة بشكلٍ مُدهش. فمن خلال استهداف جينات من نوع الحمض النووي الريبوزي الناقل (tRNA) بدلاً من منظمات الهرمونات التقليدية، تمكّنا من تحسين لون الثمار ونكهتها وقيمتها الغذائية دون التأثير على نموها، في حين أن الهندسة الأيضية عادةً ما يكون لها آثار سلبية على النمو. تُشير هذه النتائج إلى أن المسارات الخلوية الأساسية يُمكن أن تُؤثر بشكلٍ دقيق على جودة الثمار، مما يُوفر للمُربّين أدوات جديدة فعّالة ولطيفة في آنٍ واحد."
تُظهر النتائج أن تقنية FveIPT2 طريقة واعدة وفعّالة لتحسين جودة ثمار الفراولة وغيرها من المحاصيل الزراعية. ولأن هذه الطريقة تزيد من محتوى الأصباغ المفيدة والمركبات العطرية دون التأثير سلبًا على المحصول أو حيوية النبات، فإنها تُعدّ بالغة الأهمية لإنتاج محاصيل زراعية عالية الجودة.
على نطاق أوسع، تتحدى هذه الدراسة فكرة أن جينات الصيانة الخلوية تقتصر على العمليات الخلوية الروتينية. ومن خلال تحديد تأثيرها على الأيض الثانوي، تقترح الدراسة استراتيجيات جديدة لزيادة غلة المحاصيل مع الحفاظ على جودتها.
هذه المقالة مقدمة من أكاديمية العلوم بجامعة نانجينغ الزراعية. ملاحظة: قد يتطلب المحتوى تعديلاً نظراً لمتطلبات التنسيق والطول.
اشترك في النشرة الإخبارية الإلكترونية المجانية لموقع ScienceDaily لتلقي التحديثات اليومية والأسبوعية والبقاء على اطلاع دائم. أو استكشف مصادرنا الإخبارية المتعددة عبر قارئ RSS الخاص بك.
شاركنا أفكارك على موقع ScienceDaily - نرحب بجميع التعليقات، سواء كانت إيجابية أم سلبية. هل تواجه مشاكل في استخدام الموقع؟ هل لديك أي استفسارات؟