سلول های بنیادی گیاهی نیاز به سطوح اکسیژن کم دارند.

گیاهان به عنوان ریه های سبز سیاره ما عمل می کنند. به طور صحیح، ظرفیت یک درخت بزرگ هر سال بیش از 120 کیلوگرم اکسیژن را به جو زمین، از طریق یک سری واکنش های نور خورشیدی در فتوسنتز می بخشد. با این حال در حوادث سیل، بافت گیاهی ممکن است کمبود اکسیژن شدید داشته باشد، وضعیتی استرس زا که هر سال منجر به از دست رفتن قابل توجهی در عملکرد محصولات کشاورزی مانند برنج، گندم و جو می شود.

محققان از گروه زیست شناسی دانشگاه کپنهاگ، دانشگاه پیزا در ایتالیا و RWTH دانشگاه آخن و دانشگاه هیدلبرگ هر دو در آلمان در حال حاضر کشف کردند که غلظت اکسیژن کم (هیپوکسی) شرایط مهمی را برای رشد گیاه فراهم می کند.

پروفسور Ole Pedersen، دانشگاه کپنهاگ می گوید: "با یک نسل جدید از پروب های اکسیژن میکروسکوپی مجهز توانستیم غلظت اکسیژن یک توده بافتی حدود سی سلول را اندازه گیری کنیم، که به عنوان مریستم آپیکالی ساقه ذکر شده است. "ما دریافتیم که در این منطقه یک توده کم اکسیژن سلول های بنیادی را که مسئول تولید برگ و گل های تازه هستند را پوشش می دهد. در اینجا، سطوح اکسیژن پایین، میزان تولید برگ های جدید را با ترویج ثبات یک پروتئین کنترل می کنند، به نام ZPR2، که مسئول تکثیر و تمایز سلولی است. "

از این رو، بسیاری از بافت های گیاهی به شدت در حضور هیپوکسی ناشی از رویداد سیل، رنج می برند، اما این مطالعه جدید به وضوح نشان می دهد که هیپوکسی پیش نیاز برای نگهداری سلول های بنیادی است.

آرابیدوپسیس

این کشف به دنبال آنهایی است که در سالهای اخیر در مورد کنترل متابولیسم گیاهان در آنابئوزیس یا بی هوازی ایجاد شده است، همچنین در Nature و Nature Communications منتشر شده است و نشان دهنده یک گام به جلو در جهت درک نحوه تولید اندام های جدید به پارامترهای محیطی است که بر رشد و عملکرد گیاه تاثیر می گذارد .

نیاز به سطوح اکسیژن پایین برای حفظ سلول های بنیادی برای گیاهان منحصر به فرد نیست. همچنین انواع متعددی از سلول های بنیادی حیوانات، از جمله انسان، دارای ویژگی های مشابه هستند. این امر قابل توجه است زیرا گیاهان و حیوانات تنها در زمینه تکاملی بسیار متمایز هستند، اما هر دو نشان دهنده بالاترین سطح پیچیدگی در ساختار چند سلولی در بافت ها است. ظاهرا ایجاد و نگهداری اکسیژن کم ضروری برای فعالیت کارخانه های سلول های جدید است و بنابراین به طور مستقل در هر دو گیاه و حیوان ایجاد شده است.

کاربرد این کشف دوگانه است. پرورش دهندگان در حال حاضر یک هدف جدید برای انتخاب انواع جدید محصول، با سازگاری بهتر برای حفظ بهره وری در محیط های زیر اپتیما که بر تنفس تاثیر می گذارند، مانند دمای بالا یا سیلاب سریع دارند. علاوه بر این، محققان هم اکنون سلول های بنیادی گیاهان و حیوانات را برای کشف اسرار نگهداری سلول های بنیادی و توسعه اندام ها، مقایسه خواهند کرد.

منبع:

Daan A. Weits, Alicja B. Kunkowska, Nicholas C. W. Kamps, Katharina M. S. Portz, Niko K. Packbier, Zoe Nemec Venza, Christophe Gaillochet, Jan U. Lohmann, Ole Pedersen, Joost T. van Dongen, Francesco Licausi. An apical hypoxic niche sets the pace of shoot meristem activity. Nature, 2019; DOI: 10.1038/s41586-019-1203-6