يعتبر النيتروجين من أهم العناصر الغذائية لنمو النبات، ففي دراسة جديدة ركزت على النبات المزهر الصغير، اكتشف العلماء أن النباتات لديها استراتيجية للعثور على العناصر الغذائية المفضلة عن طريق تعديل نمو جذورها.
تفضل النباتات بما في ذلك الذرة والفاصوليا النيتروجين "الآزوت" على شكل نترات، وتنمو بشكل أفضل في التربة الغنية بالنترات، أما بعض النباتات الأخرى مثل الأرز، تفضل النيتروجين على شكل أمونيوم، وإذا كان نوع النيتروجين المتوفر في التربة متقلباً، يجب أن تتكيف النباتات بأسرع ما يمكن لتحقيق النمو الأمثل.
البروفيسور إيفا بينكوفا، مؤلفة مشاركة في الدراسة، هي عالمة أحياء تنموية وأستاذة في معهد العلوم والتكنولوجيا في النمسا، أوضحت إيفا أن أحد أهم الأسئلة هو فهم دور الهرمونات النباتية في التكيف مع توافر النيتروجين: "كيف تتكيف الأجهزة داخل المصنع مع بيئتها المتغيرة؟"
للتحقيق، قارن الباحثون كيفية تفاعل شتلات نبات الأرابيدوبسيس التي نمت حصرياً على الأمونيوم بمجرد نقلها إلى تربة تحتوي إما على الأمونيوم أو النترات.
عند العيش في تربة دون المستوى الأمثل، سيحاول النبات الحفاظ على نمو جذوره لأطول فترة ممكنة للوصول إلى شكل أكثر ملاءمة من النيتروجين، والعمليات المستخدمة للحفاظ على نمو الجذر هي تكاثر الخلايا في النسيج الإنشائي، وهو نسيج نباتي يتكون من خلايا متشابهة، وتكاثر الخلايا، ويجب أن يحقق النبات توازناً جيداً بين هاتين العمليتين للنمو الصحي.
وكشفت الدراسة أنه عندما تم تزويد نبات الأرابيدوبسيس بالأمونيوم، وهو شكله الأقل تفضيلاً من النيتروجين، فإن النسيج الإنشائي ينتج عدداً أقل من الخلايا، وبدلاً من ذلك، توسعت الخلايا واستطالت بسرعة كبيرة.
وأوضحت البروفيسور بينكوفا: "بمجرد أن نقلنا النباتات إلى النترات، أصبح النسيج الإنشائي فجأة أكبر، وتم إنتاج المزيد من الخلايا وكان هناك نشاط مختلف في تمدد الخلية، والآن يمكن لأرابيدوبسيس وضع المزيد من الطاقة في انقسام الخلايا وتحسين نمو جذرها بشكل مختلف."
يحدد هرمون نباتي يسمى أوكسين ما إذا كان النبات سيستثمر المزيد من الطاقة في تكاثر الخلايا أو في استطالة الخلية، وهو ضروري لجميع عمليات النمو، كما يتم نقله بطريقة محكمة للغاية من خلية إلى أخرى.
تتحكم بروتينات الأنواع المعروفة باسم ناقلات التدفق في نقل الأوكسين خارج الخلايا، وتنظم هذه البروتينات تدفق الأوكسين اعتماداً على مكان وجودها داخل الخلية.