فراسو
بازدید : 1368سی تی اسکن ریشه گیاهان برای بهینه سازی فرآیند جذب مواد غذایی و آب
دانشمندان پروژه تحقیقاتی موسوم به «فوتورروتس» (FUTUREROOTS) در دانشگاه ناتینگهام بریتانیابه گزارش فراسو به نقل از یورونیوز،
موفق شده اند راهی برای بهینه سازی فرآیند جذب آب و مواد غذایی توسط ریشه گیاهان بیابند. به این منظور آنها به ساز و کاری دست یافته اند که از رازهای ریشه گیاهان پرده برمی دارد.
مالکوم بِنِت، گیاه شناس از دانشگاه ناتینگهام بریتانیا و مسئول هماهنگ کننده این طرح می گوید: «هزاران سال است که محصولات زراعی فقط بر اساس آن بخشی از گیاه که بیرون خاک است و دیده می شود،کشت می شوند. حال می خواهیم بازدهی فرآیند جذب آب و مواد غذایی را بیشتر کنیم. به این منظور باید به نحوه رشد ریشه توجه کنیم. می خواهیم ببینم در نیمه پنهان گیاه چه رخ می دهد.»
تصویرگرهای روبشی (اسکنر) مختلف در تأسیسات پژوهشی در دانشگاه ناتنیگهام به دانشگران امکان می دهد رشد و تحولات ساختار ریشه گیاهان را طی زمان بررسی کنند. تصویر ریشه گیاه با استفاده روش توموگرافی رایانه ای یا همان سی تی اسکن ساخته می شود. این فناوری شبیه فناوری ای است که در تصویرسازی پزشکی به کار می رود.
کریگ استاروک، دانشگر خاک شناس از دانشگاه ناتینگهام و از پژوهشگران پروژه «فوتورروتس» در باره شیوه تصویر سازی می گوید: « طی پنج سال گذشته توانسته ایم زمان تصویرسازی را از یک ساعت به ده دقیقه برسانیم. اگر بتوانیم این زمان را از این هم کوتاهتر کنیم، خواهیم توانست فرآیندهای سریعتر در رشد ریشه را بررسی کنیم.»
کامپیوتر می تواند از تصویرهایی که با اسکنر (تصویرگر روبشی) به دست می آید، مدل هایی خلق و سپس نحوه رویش ریشه در خاکهای مختلف و تحت شرایط مختلفِ رطوبت را بازسازی کند.
تونی پریدمور، دانشگر علوم کامپیوتری دانشگاه نانتینگهام درمورد اینکه شبیه سازی کامپیوتری نحوه رویش ریشه در خاک به چه کار می آید می گوید: «در تصویر ریشه های چندتایی، برهم کنش بین آنها زیر زمین را بررسی می کنیم. تصاویر پی درپی به ما نشان می دهد ریشه چطور می روید. تصویر را تحلیل می کنیم تا بفهمیم آب کجاست و هوا کجا در خاک حبس شده است. به این ترتیب می فهمیم که نحوه رویش ریشه چه کنش متقابلی با ساختار خاک دارد.»
با استفاده از این مدلها به دانشمندان این پروژه تحقیقاتی امکان می دهد حدس و گمانهایشان را درباره اینکه شکل ریشه گیاهان چگونه میزان جذب آب و مواد غذایی را بیشینه می کنند، تایید کنند.
کریگ استاروک می گوید که با استفاده از این تصاویر نکات تازه ای هم کشف کرده اند. وی می افزاید: «با این تصاویر دریافته ایم که وقتی رطوبت کم است ریشه های فرعی به همان اندازه رشد نمی کنند که در شرایطِ مرطوب رشد می کنند. همچنین فهمیدم رشد سلولی، عملاً در ریشه چگونه صورت می گیرد. داده هایمان را با سازوکارهای مولکولی ارتباط دادیم و متوجه شدیم چطور می توان نوعی محصول کشاورزی به بار آورد که از خاک ِ کم رطوبت، بهتر بهره غذایی بگیرند.»
هدف نهایی پژوهش، شناسایی خصلت ها و ژن های اصلی در ساختار ریشه است که جذب آب و مواد غذایی را کنترل می کنند تا در نهایت بتوان گیاهان پربازده تر و تطبیق پذیرتری به بار آورد.
استفانی اسمیت، میکروب بیولوژیست دانشگاه ناتینگهام است که با طرح «فوتورروتس» همکاری می کند. وی می گوید: «می دانیم که هورمن اکسین در گیاه در تعیین شکل ریشه نقش مهمی دارد. ریشه می تواند باریک و بلند باشد یا شاخه های زیاد و گسترده داشته باشد. اما هنوز نیاز داریم دانشمان را افزایش دهیم و مثلا بفهمیم که مواد غذایی چطور از خاک جذب می شوند یا ریشه، آب را دقیقاً چطور جذب می کند.»
دانستن مکانیسم رشد ریشه و نحوه جذب مواد غذایی، هم کمک می کند میزان محصولات کشاورزی را افزایش یابد، و هم برای حفاظت از محیط زیست فایده خواهد داشت.
ملکم بنت، هماهنگ کننده می گوید: «فعلا گیاه فقط ۴۰ درصد کود را جذب می کند، درواقع بخش بزرگ کود که جذب گیاه نمی شود، به خاک نفوذ می کند و باعث آلوده شدن آب های زیرزمینی می شود. می خواهیم میزان هدر رفتن مواد غذایی را کم کرده و کاری کنیم که گیاه مقدار بیشتری از این مواد را جذب کند.»
پژوهشگران معتقدند برای ادامه مطالعات نیاز به همکاری بیشتر بین دانشمندان خاکشناس، شیمیدان ها، ریاضیدان ها، دانشگران علوم کامپیوتر، و زیست شناسان گیاه است.
