وجد باحثون في جامعة كانساس أن كائنات التربة الدقيقة في كانساس تحمل 'ذكريات' الجفاف السابق، مما يؤثر على نمو النباتات وقدرتها على الصمود. تتفاعل النباتات الأصلية بشكل أقوى مع هذه الإرث الدقيقي مقارنة بالمحاصيل مثل الذرة، مما يشير إلى تكيفات تطورية مشتركة. الاكتشاف، المنشور في Nature Microbiology، يبرز تطبيقات محتملة للزراعة وسط التغير المناخي.
دراسة منشورة في Nature Microbiology فحصت تربًا من ست مواقع عبر كانساس، تتراوح من المناطق الشرقية الأكثر رطوبة إلى الهضاب العالية الأكثر جفافًا في الغرب، متأثرة بظل المطر من جبال روكي. اختبرت البحوث 'تأثيرات الإرث'، حيث تشكل الكائنات الدقيقة المكيفة مع المناخات المحلية على مدار سنوات خصائص التربة وأداء النباتات.
"يمكن للبكتيريا والفطريات وغيرها من الكائنات الحية في التربة أن تؤدي في النهاية إلى تأثيرات مهمة على الأمور التي تهم، مثل تخزين الكربون، حركة العناصر الغذائية، وما يثير اهتمامنا بشكل خاص -- تأثيرات الإرث على النباتات"، قالت المؤلفة المشاركة ماغي فاغنر، أستاذة مشاركة في علم البيئة والبيولوجيا التطورية في جامعة كانساس.
قام الفريق، بالتعاون مع جامعة نوتنغهام في إنجلترا، بإجراء تجارب في جامعة كانساس. عرضوا مجتمعات دقيقة من هذه الترب لإما ماء وفير أو ماء محدود لمدة خمسة أشهر، مما يخلق تاريخ رطوبة متضارب. حتى بعد آلاف الأجيال البكتيرية، بقيت ذاكرة الجفاف قابلة للكشف.
أظهرت النباتات الأصلية، مثل الغراماغراس، استجابات أقوى لهذه الإرث مقارنة بالذرة، وهي محصول مُدجن في أمريكا الوسطى وأُدخل إلى المنطقة منذ بضعة آلاف من السنين فقط. "نعتقد أن له علاقة بتاريخ التطور المشترك لهذه النباتات، مما يعني أن الغراماغراس على مدى فترات طويلة جدًا، عاش مع هذه المجتمعات الدقيقة بالضبط، لكن الذرة لم تفعل"، شرحت فاغنر.
كشف التحليل الوراثي عن نشاط مرتفع لجين الـ nicotianamine synthase في النباتات تحت ظروف الجفاف، لكن فقط عند اقترانه بكائنات دقيقة خاضت الجفاف. يساعد هذا الجين في الحصول على الحديد من التربة ويؤثر على تحمل الجفاف. تشير النتائج إلى أن جينات الغراماغراس يمكن أن تعزز صمود الذرة، مما يُفيد جهود التكنولوجيا الحيوية في صناعة الزراعة الدقيقة بمليارات الدولارات.
المؤلفة الرئيسية نيكول غينان، الآن في جامعة كاليفورنيا-ريفرسايد، وآخرون من المتعاونين بما في ذلك ناتالي فورد، الآن في جامعة بنسلفانيا ستيت، ساهموا في هذا العمل متعدد التخصصات الممول من قسم أنظمة الكائنات المتكاملة في المؤسسة الوطنية للعلوم.