في وادي الموت في كاليفورنيا، يزدهر Tidestromia oblongifolia حيث تتجاوز درجات الحرارة 120 درجة فهرنهايت. اكتشف باحثو جامعة ميشيغان ستيت أن النبات يعدل نظامه الضوئي لينمو بشكل أسرع تحت مثل هذه الظروف. نتائجهم، المنشورة في Current Biology، يمكن أن تساعد في تطوير محاصيل مقاومة للحرارة وسط التغير المناخي.
Tidestromia oblongifolia، نبات أصلي في وادي الموت، كاليفورنيا، لا ينجو فقط بل يزدهر في حرارة الصيف التي تتجاوز 120 درجة فهرنهايت. علماء في معهد مرونة النباتات بجامعة ميشيغان ستيت، بقيادة أستاذة مؤسسة البحث Seung Yon "Sue" Rhee ومتخصصة البحث Karine Prado، درسوا كيف يستمر هذا النوع في مثل هذه الظروف القاسية.
الدراسة، المنشورة في Current Biology، تكشف أن T. oblongifolia يعدل نظامه الضوئي بدقة لمقاومة أضرار الحرارة، مما يمكن من النمو الأسرع. لاحظت Prado التحديات الأولية: "عندما أحضرنا هذه البذور إلى المختبر لأول مرة، كنا نكافح فقط لجعلها تنمو. لكن بمجرد أن تمكنا من محاكاة ظروف وادي الموت في غرف النمو الخاصة بنا، انطلقت."
باستخدام غرف نمو مخصصة لتقليد تغييرات الضوء والحرارة في الصحراء، وجد الفريق أن في غضون 10 أيام فقط، تضاعفت كتلة T. oblongifolia ثلاث مرات، بينما توقفت أنواع ذات صلة مقاومة للحرارة عن النمو. بعد يومين من الحرارة الشديدة، وسع النبات منطقة الراحة الضوئية الخاصة به. في غضون أسبوعين، وصلت درجة الحرارة المثلى له للتمثيل الضوئي إلى 45 درجة مئوية (113 درجة فهرنهايت)، متجاوزة أي محصول رئيسي.
وصفتها Rhee بأنها "النبات الأكثر مقاومة للحرارة الذي تم توثيقه على الإطلاق". تشمل التكيفات للنبات انتقال الميتوكوندريا إلى أقرب إلى الكلوروبلاست لكفاءة الطاقة، وإعادة تشكيل الكلوروبلاست إلى أشكال فريدة "شبيهة بالكوب" لالتقاط ثاني أكسيد الكربون بشكل أفضل. في غضون 24 ساعة من التعرض للحرارة، يفعل آلاف الجينات وظائف وقائية، بما في ذلك زيادة إنتاج activase Rubisco للحفاظ على التمثيل الضوئي.
تقدم هذه الآليات استراتيجيات للمحاصيل مثل القمح والذرة وفول الصويا، التي تنخفض عوائدها بسبب الارتفاعات المتوقعة في درجات الحرارة العالمية تصل إلى 5 درجات مئوية بحلول نهاية القرن. أكدت Rhee: "يظهر T. oblongifolia لنا أن النباتات لديها القدرة على التكيف مع درجات الحرارة الشديدة". وأضافت: "لقد قضت نباتات الصحراء ملايين السنين في حل التحديات التي نبدأ للتو في مواجهتها".
ينقل البحث التركيز من الأنواع النموذجية مثل Arabidopsis إلى نباتات الصحراء المرنة، مستخدماً أدوات مثل الجينوميات والتصوير الحي لتعزيز مرونة الزراعة.