النباتات تنقل الضوء إلى الجذور عبر الساق
يبدو أن النباتات تنقل أشعة الشمس مباشرة إلى الجذور تحت الأرض لمساعدتها على النمو. ومن المعروف أن مستقبلات الضوء في الأوراق والساق والزهور هى المسئولة عن تنظيم نمو النبات. تحتوى الجذور أيضا على هذه المستقبلات، ولكن لم يكن واضحاً كيف تستشعر الضوء في عمق التربة المظلمة.
إستخدم "هيو يونيو لي" من جامعة سيول الوطنية في كوريا الجنوبية وزملائه نبات الأرابيدوبسيس (رشاد ودن الفار) Arabidopsis thaliana - نبات مزهر صغير من عائلة الخردل (العائلة الصليبية) كنموذج لدراسة هذه الظاهرة فى بحث منشور بدورية Science Signaling فى شهر نوفمبر 2016. ووجد الباحثون أن ساق النبات يعمل مثل كابل الألياف البصرية، ينقل الضوء الى مستقبلات في الجذور تعرف بإسم الفيتوكروم phytochromes. مما يؤدي إلى إنتاج بروتين يسمى HY5، الذي يحسن من النمو الصحي للجذور. عندما تم هندسة النباتات للحصول على طفرات فيتوكرومية، انخفض إنتاج بروتين HY5 وأصبحت جذورها متقزمة.
الضوء مقابل المواد الكيميائية
للتحقق إذا كان الضوء ينتقل مباشرة خلال النبات بدلاً من تنشيط إشارات كيميائية تنتقل إلى الجذور، ربط الباحثون بين المصدر الضوئى وساق النبات عن طريق ألياف بصرية. وأكد كاشف تحت الأرض في نهاية الجذور أن الضوء ينتقل عن طريق هذه الألياف البصرية.
علاوة على ذلك، عندما عاملوا عينات من الأرابيدوبسيس في الظلام باستخدام مواد كيميائية مثل السكروز، لوحظ عدم وجود زيادة كبيرة في نمو الجذور، مما يشير إلى أن هذه المواد الكيميائية لا تتحكم فى النمو.
ووجد أن الضوء الأحمر ينتقل بكفاءة أكثر خلال النباتات. مثل هذا الضوء ذو الموجات الطويلة قد يكون مفضلاً لأنه يمكن أن ينتقل إلى مسافات أبعد من الضوء الأزرق والأخضر ذو الموجات القصيرة. ومع ذلك، فإن شدة الضوء تكون منخفضة للغاية بالنسبة لكائنات داخل التربة لرؤيتها تضيئ الجذور، أو للبكتيريا لكى تستخدمها فى عملية التمثيل الضوئي.
يقول "لي":- "معظم النباتات تحتوى على فيتوكرومات، مما يشير إلى أن إنتقال أشعة الشمس مباشرة لأسفل الساق هو آلية معروفة تستخدم لتحسين نمو الجذور،.
ويقول مايك هايدون من جامعة ملبورن، أستراليا:- "وهذا أمر منطقي، لأن الإشارات الضوئية ستكون أسرع من الإشارات الكيميائية. واضاف:- "الدراسة لاتوفر دليلاً قاطعاً، ووجد الباحثون أن الأمر استغرق ساعتين من الإضاءة الأولية للنباتات لتنشيط الفيتوكرومات الموجودة فى جذورها وهذه المدة أطول من المتوقع إذا تم توجيه الضوء مباشرة". ويقول هايدون:- "وبالإضافة إلى ذلك، تحققت الدراسة من عدد قليل من الإشارات الكيميائية التي يمكن أن تعمل كوسيط متنقل بين الضوء والساق والجذور. وهذا لا يستبعد احتمال وجود إشارة وسيطة متنقلة".