מחקר בגובה העיניים
מחקר בגובה העיניים
עובדות ומספרים


כיצד הצמחים מגנים על עצמם מאור השמש החזק ומתנאי יובש?
אורגניזמים המבצעים פוטוסינתזה חייבים לקיים בקרה הדוקה על כמות אנרגיית האור שהם קולטים, ולתקן במהירות רכיבים שנפגעו מבליעה עודפת של אור. במחקר שלנו בדקנו את המנגנונים המאפשרים לצמחים להתמודד עם אור חזק ועם תנאי יובש. ממצאינו עשויים לסייע בפיתוח גידולים חקלאיים שעמידים יותר לתנאי בצורת, בפרט תחת עוצמות אור חזקות
אורגניזמים שמבצעים פוטוסינתזה מקיימים יחסי אהבה-שנאה מורכבים עם האור. מחד גיסא, האור חיוני לקיום הפוטוסינתזה, שהיא התהליך המאפשר להם להמירו לאנרגיה כימית, הנחוצה לתהליכי החיים. מאידך גיסא, אור חזק מדי עלול להיות קטלני לאורגניזמים האלה עקב יצירה לא מבוקרת של מינים שונים של חמצן פעיל כתוצר לוואי של תהליך הפוטוסינתיזה. לכן, אורגניזמים המבצעים פוטוסינתזה חייבים לקיים בקרה הדוקה על כמות אנרגיית האור שהם קולטים ומנצלים, ולתקן ביעילות רכיבים שנפגעו מאור חזק מדי. הדברים נכונים במיוחד לגבי צמחי יבשה, שאינם יכולים לנוע למקום מוגן יותר, ולכן יכולים להסתמך רק על התאמתם לתנאים העוינים. במחקר שלנו בדקנו את המנגנונים המאפשרים לצמחים להתמודד עם אור חזק, הן כאשר שאר התנאים אופטימליים לגידול הצמח, והן בתנאים של מחסור חמור במים, שבהם יש ייצור מוגבר של חמצן פעיל. המחקרים נעשו בתודרנית לבנה (Arabidopsis thaliana) וכן במין של צמחים עמידים ליובש (Craterostigma pumilum), המסוגל להתמודד עם אובדן של כ-95% מהמים שלו למשך תקופות ממושכות. בשילוב של מיקרוסקופיה, ספקטרוסקופיה ואנליזות ביוכימיות מצאנו ששינויים בעוצמות ההארה גורמים לשינויים גדולים במבנה של ממברנות מסוימות בצמח הקרויות הממברנות התילקואידיות, שבהן מתרחשות ריאקציות האור של הפוטוסינתיזה, וכן בארגון הצברים החלבוניים האחראים על קליטת והמרת אנרגיית האור בממברנות אלה. השינויים שהתחוללו בצמחים המושקים בתגובה לאור חזק היו שונים מאוד, ולעתים הפוכים, מאלו שהתרחשו בתנאי יובש. בצמחים שהושקו, השינויים בממברנות התילקואידיות מצטרפים לתהליכים נוספים הפועלים להיפטר מעודפי אנרגיית האור ולתקן נזקים בחלבונים האחראים על קליטת והתמרת אנרגיית האור. לעומת זאת, בצמחים המיובשים תהליכי ההגנה פועלים להפסיק באופן מבוקר את כל תהליכי המרת אנרגיית האור. כמו כן מצאנו כי הצמחים העמידים ליובש מתמודדים עם מחסור במים באמצעות שילוב בין אסטרטגיות ייחודיות לבין שימוש במנגנוני התאמה נפוצים, בסדר הפעלה ייחודי. הממצאים שלנו במחקר זה מצטרפים לממצאים נוספים בדבר תהליכים תאיים ומולקולריים, בתקווה שיתרמו להבנת המנגנונים המאפשרים לצמחים להתמודד עם יובש ויסייעו לפתח בסופו של דבר גידולים חקלאיים שהינם עמידים יותר לתנאי בצורת.