كشف دراسة من جامعة كوبي عن كيفية ازدهار نباتات بالانوفورا، التي لا تجري التمثيل الضوئي وبعضها يتكاثر بشكل غير جنسي، كطفيليات على جذور نباتات المضيف. تقدم هذه الأنواع الغامضة، المخفية تحت الأرض معظم حياتها، رؤى جديدة حول تطور النباتات والتمثيل الغذائي. تبرز النتائج انخفاضات دراماتيكية في جينومات البلاستيدات الخاصة بها مع الحفاظ على الوظائف الحيوية.
تمثل نباتات بالانوفورا極ًا في بيولوجيا النبات، حيث تتخلى عن التمثيل الضوئي للطفيل على جذور نباتات المضيف للحصول على المغذيات. تقضي معظم حياتها تحت الأرض، وتظهر فقط خلال موسم الإزهار في موائل غابات رطبة. بعض الأنواع قد تخلت حتى عن التكاثر الجنسي، معتمدة بدلاً من ذلك على وسائل غير جنسية لإنتاج البذور.
قاد كينجي سويتسوغو، عالم نبات في جامعة كوبي، البحث لربط التاريخ التطوري والتغييرات في البلاستيدات والتكيفات البيئية في هذه النباتات. "هدفي طويل الأمد هو إعادة التفكير في ما يعنيه أن تكون نباتًا حقًا"، قال سويتسوغو. حلل الفريق علاقات الأنواع واكتشف أن جميع أعضاء بالانوفورا يشتركون في جينوم بلاستيدي مخفض بشكل دراماتيكي، وهو تحول حدث على الأرجح في سلف مشترك قبل التنوع.
رغم الانخفاض، تظل البلاستيدات أساسية. "من المثير للإعجاب رؤية مدى ما يمكن لنبات أن يقلل من جينوم بلاستيده، الذي يبدو للوهلة الأولى وكأن البلاستيد على وشك الاختفاء"، شرح سويتسوغو. "لكن عند النظر عن كثب، وجدنا أن العديد من البروتينات لا تزال تنقل إلى البلاستيد، مما يظهر أنه رغم تخلي النبات عن التمثيل الضوئي، يظل البلاستيد جزءًا حيويًا من تمثيل النبات الغذائي".
يبدو أن التكاثر غير الجنسي تطور عدة مرات، مما ساعد في الاستعمار عبر الجزر من اليابان الرئيسية عبر أوكيناوا إلى تايوان. "على مدى العقد الماضي، درست تلقيح بالانوفورا وتوزيع البذور حيث يلعب الجراد الجملي والصراصير دورًا غير متوقع، لكنني لاحظت أيضًا أن إنتاج البذور غير الجنسي غالبًا ما يضمن التكاثر عندما تكون الشركاء أو الملقحات نادرة"، أشار سويتسوغو.
نُشر الدراسة في New Phytologist، وأجريت بالتعاون مع معهد أوكيناوا للعلوم والتكنولوجيا وجامعة تايبي. جاء التمويل من الجمعية اليابانية لترقية العلوم (منحة 23K14256)، برنامج الحدود البشرية للعلوم (منحة RGEC29/2024)، وكالة اليابان للعلوم والتكنولوجيا (منح JPMJPR21D6، JPMJFR2339)، ومجلس العلوم والتكنولوجيا الوطني في تايوان (منحة 109-2311-B-845-001). يخطط سويتسوغو لأعمال إضافية لربط هذه الرؤى الجينومية بتحليل كيميائي حيوي لوظائف البلاستيدات في دعم النمو الطفيلي.