لتعزيز تحمل الملوحة والجفاف والإجهاد الحراري

أنجز الباحث الدكتور خالد المصمودي ،من قسم الزراعة التكاملية في كلية الأغذية والزراعة بجامعة الإمارات ، دراسة بعنوان " بروتينات LAE2 لنخيل التمر وتحمل الإجهاد اللاأحيائي" والتي تهدف إلى تسليط الضوء على التشكل المناسب للإنزيم، و دور البروتينات من نخيل التمر والأداة المهمة المحتملة التي يمكن استخدامها لهندسة إنزيمات جديدة تتحمل الحرارة.

وقال الدكتور خالد المصمودي" تعتبر أشجار نخيل التمر من أقدم المحاصيل في منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا والجزيرة العربية، ورغم الأهمية الكبيرة لأشجار نخيل التمر، إلا أنها تعاني من شُح في دراسات الجينوم الخاصة بها"، وأضاف "استطعت من هذه الدراسة التوصل إلى أن نخيل التمر توجد فيه جينات LEA 2 بكثرة وتتميز هذه الجينات بأنها محبة للماء بدرجة عالية، وبالتالي، يُفترض أنها تحتفظ بجزيئات الماء وتمنع تبلور المكونات الخلوية تحت عجز المياه، والذي ينتج عند الجفاف وارتفاع الملوحة والضغط الحراري."

وتشير النتائج التي توصل لها الباحث لأول مرة إلى أنه يمكن استخدام البروتينات المستخلصة من نخيل التمر لتثبيت الإنزيمات والحفاظ على أنشطتها من الحرارة أثناء العملية الصناعية لفترة أطول. ، ولدى هذه البروتينات تطبيقات محتملة على المستوى الصناعي.

وأشار إلى أن المنهجية العلمية التي استخدمت في الدراسة ،هي عزل الحمض النووي الريبونوكلي من جذور الشتلات لصنف خلاص من نخيل التمر  ، وتم الإكثار من جينات LEA2 باستعمال تقنية  PCR، حيث تم تحديد تسلسل الجينات المستنسخة، وتحليلها بالمقارنة مع قاعدة البيانات في NCBI.

وتفصيلاً، تم استنساخ جينات LEA2 المختلفة من نخيل التمر ، وإدخالها في سلالة الخميرة الطافرة المتحولة، وهي سلالة حساسة للحرارة. وذلك  لفحص تحمل الإجهاد الحراري للتركيبات المؤتلفة ،  كما تم الكشف عن تحمل سلالات الخميرة لدرجات حرارة 30 درجة مئوية و37 درجة مئوية و42 درجة مئوية، وتمت مراقبة نمو خلايا الخميرة من خلال حساب نموها وبقائها على فترات زمنية مختلفة .

وأكد الباحث أنه سيكون لتطوير التقنيات المدمجة المبتكرة تأثير كبير على منع تراكم الإنزيمات وتدهورها أثناء التسخين، ويمكن أن يسمح هذا الهيكل المضطرب والمرن للبروتينات  بالعمل كحاجز مادي بين جزيئات الإنزيم وبالتالي منع تراكمها في ظل الظروف التي تحفز جزئيًا تناثر البروتين.

 وأشار إلى أن أهم أهداف هذه الدراسة هو معرفة تأثير الحماية من الحرارة لبروتينات PdLEA2 المؤتلفة والمنقاة على الأنشطة الأنزيمية المتميزة لاستخدامها في العمليات الصناعية. واستخدام التخمير في حجم كبير من نمو الخلايا البكتيرية لتعزيز إنتاج البروتين المؤتلف، بالإضافة إلى الشروع في هندسة النباتات المحورة جينياً من نخيل التمر لتعزيز تحمل الملوحة والجفاف والإجهاد الحراري.

 وأظهرت النتائج الرئيسية للمشروع أن "جينوم النخيل " يتميز بوفرة من جينات المتحصل عليها وأن التعبير الجيني معقد في مختلف الأنسجة و الأعضاء ومراحل النمو، وتعزيز تحمل الإجهاد الحراري والملوحة لسلالات الخميرة المحولة التي تحمل جينات PdLEA2 ، وأن بروتينات PdLEA2 تتميز بتراكيبها المضطربة وإمكانية انتقالها من الترتيب إلى الشكل الفوضوي في عدد من المتغيرات في البيئات المختبرية، والتي تساعد على العكس من ذلك في إصلاح الأضرار التي تحدث للنباتات في ظل الضغوط اللاأحيائية.