ریشه دواندن در فضا

بررسی رشد ریشه گیاهان در بی وزنی

ریشه گیاهان، حرکات و عکس‌العمل‌های منحصربه‌فردی دارند که از آنها تحت عنوان حرکات پیچ و تاب‌دار ریشه یاد می‌شود. پیشتر تصور می‌شد دلیل این نوع حرکات، جاذبه زمین است.

ریشه بخشی است که سلول‌ها در آن به طور فعال تقسیم می‌شوند. گسترش، اندازه، شکل و کارکرد سیستم‌های ریشه‌ای با ساختار ژنتیک گیاه و با شرایط محیطی و مدیریتی که وضع این شاخصه‌ها را تعدیل می‌کنند، کنترل می‌شود.

با آن‌که شرایط خاک بشدت روی رشد ریشه اثر می‌گذارد، اما به نظر می‌رسد هر ریشه از یک مکانیسم هدایت طبیعی نیز پیروی می‌کند.

اهمیت رشد ریشه به حدی است که درختکاران معتقدند کاهش نسبت ریشه به ساقه گیاه می‌تواند صدمات جدی به گیاه وارد کند. اما رشد ریشه از چه الگویی تبعیت می‌کند؟

● تحقیقات درباره یک گونه خاص گیاهی

Arabiosis نام گیاهی با گل‌های کوچک از خانواده شب‌بوهاست. دانشمندان از این گونه خاص گیاهی به منظور انجام مطالعات دقیق‌تر درباره بیولوژی گیاهان استفاده می‌کنند.

«رشادی گوش‌موشی» یا Arabiosis thaliana نخستین گونه گیاهی است که نقشه ژنتیک آن به طور کامل کشف شده است. این گیاه بومی اروپا، آسیا و شمال آفریقاست.

دانشمندان معتقدند هر گونه تغییر در این گیاه کاملا مشهود است و شاید به همین دلایل نیز هست که از آن به عنوان الگویی مفید در زمینه مطالعات گیاه‌شناسی استفاده می‌کنند. یکی از تحقیقاتی که روی این گیاه خاص انجام شده، تاثیر جاذبه زمین بر رشد ریشه آن بوده است.

رشد ریشه این گیاه در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) نشان داد رشد ریشه صرفا منوط به حضور جاذبه نیست.

در ایستگاه فضایی بین‌المللی نخستین آزمایش‌های تجربی روی گیاهان در فضا انجام گرفت. هدف از این مطالعات، تاثیر مقادیر مختلف جاذبه بر رشد گیاهان بود. طبق این تحقیقات، حرکات پیچ و تاب‌دار ریشه گیاهان ارتباطی با جاذبه زمین ندارد.

● حرکات مختلف ریشه

در ریشه گیاهان دو نوع حرکت به ثبت رسیده؛ نوع اول حرکات پیچشی یا موجی است که عبارت است از یک‌سری تغییرات منظم و دورانی در نوک ریشه که در طول مراحل رشد صورت می‌گیرد. پیشتر عنوان شده بود ریشه گیاهان با این حرکات می‌توانند شرایط محیطی را درک ‌کنند یا حتی از موانع سر راه آگاه ‌شوند. دانشمندان قبلا بر این باور بودند این نوع حرکت در حقیقت پاسخ گیاه به جاذبه زمین است.

حرکت دیگری به نام حرکت فنری نیز وجود دارد؛ پیشروی ریشه در این نوع حرکت به صورت کج و در امتداد سطح عمود است. با وجود همه فرضیه‌های مربوط به این دو نوع حرکت، هنوز هم مبنای دقیق الگوهای آنها مشخص نشده است.

● ادامه تحقیقات در فضا

دانشمندان درصدد برآمدند عوامل تاثیرگذار رشد ریشه را در زمانی که جاذبه به طور کامل حذف می‌شود، بررسی کنند.

به همین منظور تیم تحقیقاتی از دانشگاه فلوریدا تشکیل شد؛ این تیم دو اکوتیپ مختلف از گونه Arabiosis thaliana را در ایستگاه فضایی بین‌المللی کشت کرد. منظور از واژه اکوتیپ، گونه‌هایی است که خصوصیات منحصربه‌فردشان به آنها امکان حیات در یک زیستگاه را مشخص می‌کند.

این دو اکوتیپ عبارت بود از: Wassilewskija و Columbia. گیاهان مذکور در جعبه‌های مخصوصی که تا حدودی شرایط زیستگاه طبیعی را برای آنها بازسازی کردند، پرورش یافتند. وضع رشد هر شش ساعت بدقت تجزیه و تحلیل شد.

داده‌ها به طور مستمر به زمین مخابره شد و امکان آنالیز بیشتر را برای محققان فراهم کرد. پدیده فتوتروپیسم منفی یا نورگریزی در ریشه گیاهان از مواردی بود که مورد بررسی جامع‌تر قرار گرفت. البته هنوز نقش این پدیده در جهت‌یابی رشد ریشه بخوبی مشخص نشده است.

فتوتروپیسم همان پدیده‌ای است که باعث رشد برخی گونه‌های گیاهی به سمت نور می‌شود و البته عکس آن هم در مورد ریشه‌ها صادق است.

محققان پس از بررسی‌های متعدد متوجه شدند در شرایط عدم جاذبه گرانشی اگر نور مستقیم به ریشه گیاهان تابانده شود، آنها هم به این محرک پاسخ می‌دهند. جالب اینجاست که تحت این شرایط، چگونگی رشد ریشه درست شبیه آن چیزی است که در زمین اتفاق می‌افتد یعنی همچنان برخلاف جهت رشد ساقه گیاهان.

مسیر یا الگویی که ریشه‌ها در حین رشد در فضا انتخاب می‌کنند، در واقع تابعی از الگوهای پیچ و تاب‌دار است که پیشتر جاذبه را مسئول آن می‌دانستند.

تحقیقات در فضا همچنین نشان داد در عمل تغییری در الگوهای خاص رشد این دو گیاه حاصل نشده است اما دانشمندان معتقدند زاویه پیچ و تاب‌ها در فضا تا حدودی از الگوی زمین پیچیده‌تر است. نتایج به دست آمده، این فرضیه‌ها را تقویت می‌کند که حرکات پیچشی و حرکات فنری ریشه در واقع دو پدیده کاملا مجزا هستند و مهم‌تر این‌که جاذبه زمین، آن تاثیری را که پیشتر گفته می‌شد، ندارد.

با آن‌که گیاهان از جاذبه به‌عنوان محرک جهت‌دار برای درک وضعیت خود بهره می‌گیرند اما واضح است جاذبه نه‌تنها در مسیریابی ریشه‌ها نقش اساسی را به عهده ندارد بلکه حتی تنها عاملی هم نیست که الگوهای رشد ریشه را مشخص می‌کند.

دانشمندان احتمال می‌دهند سایر عوارض زیست‌محیطی نظیر تلاش برای پیدا کردن آب و مواد غذایی در این رابطه نقش موثرتری دارند. در هر صورت هنوز راه زیادی مانده تا راز حرکت پیچیده ریشه‌ گیاهان کاملا آشکار شود.

منبع: sciencedaily

مترجم: فرناز حیدری