7:49 ص مكتبة العلوم اللغوية الشاملة PDF

 

كتاب : دراسات في بيئة النبات و فسيولوجيته و تربيته لتحمل الجفاف

عدد صفحات الكتاب : 514 صفحة

تاليف : د ضياء بطرس يوسف

يُمثل الجفاف، وهو تحدٍّ بيئي كبير، خطرًا جسيمًا على الزراعة العالمية وأمن الإمدادات الغذائية. واستجابةً لذلك، تستطيع النباتات إدراك المحفزات من بيئتها وتفعيل مسارات دفاعية عبر شبكات تعديل متنوعة للتعامل مع الإجهاد. ويمكن تحليل تحمل الجفاف، وهو سمة متعددة الجوانب، إلى آليات وعوامل مساهمة متميزة. ومن أهم عواقب الجفاف على الخلايا النباتية: الإجهاد التناضحي، وإجهاد الجفاف، واختلال وظائف أغشية البلازما والجسيمات الداخلية، وفقدان تماسك الخلايا، وتثبيط تخليق المستقلبات، ونضوب الطاقة الخلوية، واختلال وظيفة البلاستيدات الخضراء، والإجهاد التأكسدي. ويُتيح فهم التفاعل المعقد بين هذه الاستجابات الفسيولوجية والجزيئية فهمًا أعمق للاستراتيجيات التكيفية التي تستخدمها النباتات لتجاوز إجهاد الجفاف.

 وتُظهر الخلايا النباتية آليات مختلفة لمقاومة الآثار الخلوية لإجهاد الجفاف وعكسها. وتشمل هذه الآليات التكيف التناضحي للحفاظ على تماسك الخلايا، وتخليق البروتينات الواقية مثل الديهيدرينات، وتحفيز أنظمة مضادات الأكسدة لموازنة الإجهاد التأكسدي. يُعدّ فهم تحمّل الجفاف بشكل أفضل أمرًا بالغ الأهمية لابتكار أساليب محددة لتحسين قدرة المحاصيل على التكيّف وتعزيز الممارسات الزراعية المستدامة في البيئات ذات الموارد المائية المحدودة. يستكشف هذا الاستعراض الاستجابات الفسيولوجية والجزيئية التي تستخدمها النباتات لمواجهة تحديات إجهاد الجفاف.

ينتج الإجهاد الناتج عن الجفاف عن ندرة إمدادات المياه، مما يؤدي إلى حدوث تغيرات جزيئية وكيميائية حيوية وفسيولوجية تهدف إلى التكيف مع نقص المياه. يُعد الإجهاد الناتج عن الجفاف أحد أهم الضغوطات اللاحيوية، إذ يؤثر سلبًا على نمو النبات وتطوره. ويؤدي استنزاف الموارد المائية وآثار تغير المناخ إلى تفاقم التأثير الزراعي للجفاف  . وتشمل العوامل المختلفة التي تساهم في الطبيعة غير المتوقعة للجفاف قدرة منطقة الجذور على الاحتفاظ بالمياه، والتبخر، وهطول الأمطار غير المنتظم وغير المنتظم  . يتكون جزء كبير من الكتلة الحيوية لغطاء النبات من الماء، والذي يلعب دورًا حاسمًا في العديد من العمليات الفسيولوجية الأساسية لاستقلاب النبات ونموه وتطوره. ونتيجة لذلك، يمكن أن يكون موسم الجفاف الفترة الأكثر أهمية وإجهادًا لنمو النبات، وخاصة في المناطق المعرضة للجفاف  . وقد أدى هذا إلى مجاعات كبيرة في الماضي ولا يزال أحد أكبر التهديدات للأمن الغذائي العالمي في المستقبل .

يمكن أن يكون للإجهاد الناتج عن الجفاف في أي مرحلة من مراحل نمو النبات آثار ضارة على نمو المحاصيل وتطورها. ومع ذلك، يعتمد مدى الضرر على شدة الإجهاد، ونوع المحصول، ومرحلة النمو المحددة. يؤثر الإجهاد الناتج عن الجفاف سلبًا على جميع سمات عملية التمثيل الغذائي للنبات تقريبًا، مما يؤدي إلى تغييرات في الشكل، وعلم وظائف الأعضاء، والكيمياء الحيوية، والعمليات الجزيئية. في الأقسام التالية، نناقش أولاً آثار الإجهاد الناتج عن الجفاف على النباتات.

من أهم عواقب إجهاد الجفاف: الإجهاد الأسموزي، وإجهاد الجفاف، واختلال وظائف أغشية البلازما والجسيمات الداخلية، وفقدان تماسك الخلايا، وتثبيط تخليق المستقلبات، واستنزاف الطاقة الخلوية، وضعف التمثيل الضوئي، والإجهاد التأكسدي  . حظيت التأثيرات الخلوية للجفاف باهتمام كبير على مر السنين، إلا أنه لا يوجد إجماع حتى الآن حول كيفية عملها. ومع ذلك، يُعتقد أن فقدان سلامة غشاء الخلية هو أحد الأسباب الرئيسية لموت الخلايا بعد التعرض لإجهاد جفاف شديد، مما يؤدي إلى الجفاف. تُفرز الخلايا النباتية بروتينات مختلفة لمقاومة التأثيرات الخلوية لإجهاد الجفاف وعكسها. يُقلل نقص الماء من التأثير الكاره للماء، مما يؤدي إلى تحلل البروتين وانتقال طور الغشاء من شكل صفائحي إلى شكل سداسي مقلوب.

بالإضافة إلى ذلك، يؤدي فقدان الماء إلى تقارب الأغشية الإندوسومية والبلازمية، مما يُسهّل تبادل الدهون ويُغيّر نفاذية الغشاء . يُحفّز هذا تفاعلًا متسلسلًا يتضمن تدفق الأيونات، وزيادة مستويات أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)، والضرر التأكسدي للدهون والأحماض النووية والبروتينات، مما قد يؤدي في النهاية إلى موت الخلايا. تجعل الدهون المُكوّنة لأغشية الميتوكوندريا هذه العضية واحدة من أكثر المواقع الخلوية عُرضةً للإجهاد التأكسدي. يُلحق الإجهاد التأكسدي الضرر بالخلايا ومكوناتها الفرعية عن طريق تعطيل الإنزيمات، وتفكيك الأغشية، وإتلاف العضيات الخلوية مثل الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء في النباتات . كما يُلحق الجفاف الناتج عن نقص الماء الخلوي الضرر بالأغشية والدهون الغشائية. يرتبط تكوين الدهون الغشائية ارتباطًا وثيقًا بسيولة الغشاء واستقراره في ظل ظروف الإجهاد الجفافي. يُعدّ فوسفاتيديل إيثانول أمين (PE)، وفوسفاتيديل كولين (PC)، وفوسفاتيديل جلسرول (PG) أهدافًا رئيسية للتحلل من بين الفسفوليبيدات الرئيسية. يحدث انخفاض حاد في الجالاكتوليبيدات والفسفوليبيدات (PE، PC، وPG) في النباتات التي تعاني من نقص الماء، بما في ذلك أغشية البلاستيدات الخضراء الضوئية في النباتات العليا  . بالإضافة إلى ذلك، ينتج جزء من تمزق الغشاء عن زيادة الجذور الحرة وجزيئات الأكسجين التفاعلية، مما يؤدي إلى تحلل الغشاء من خلال بيروكسيد الدهون.

----------------

تنزيل الكتاب

---------------------

مشاركة