"חוקרים פרטיים": לגדול או לשרוד?

מתוך המחקר של פרופ' דויד וייס

עולם הצמחים משך אותי מאז ילדותי במושב, וחלק גדול מזיכרונות הילדות שלי קשורים בדרך זו או אחרת בצמחים. למרות שלא אהבתי ללמוד בכיתה, ובגיל 16 גורשתי בבושת פנים מבית הספר עקב התנהגות פרועה ואי ציות לחוקים, האמנתי שאני יכול ללמוד. וכך, לאחר הצבא נרשמתי ללימודי מדעי הצמח בפקולטה לחקלאות של האוניברסיטה העברית. יותר מכל סיקרן אותי לדעת כיצד צמחים מתפתחים וכיצד הם "יודעים" מתי לגדול ומתי לפרוח.

"חוקרים פרטיים" - לכל הכתבות הקודמות

צמחים אינם יכולים לנוע ממקומם, ולכן במקרים רבים הם מגיבים לשינויים סביבתיים על ידי שינוי בהתפתחות. לדוגמה, צמחים רבים באזורים שבהם החורף קפוא יתגוננו מפני הקור על ידי עצירת הגידול בסתיו, נשירת העלים וכניסה לתרדמה. אותם צמחים יגדלו ויפרחו רק באביב או בקיץ כאשר התנאים שוב מתאימים לכך. אבל איך הצמח יודע שהגיע הזמן לשלכת? במקרים רבים להורמונים של הצמח תפקיד מרכזי בתיאום בין תנאי הסביבה (למשל התקצרות היום בסתיו) להתפתחות הצמח (עצירת הגידול).

אחד ההורמונים המרכזיים בתאום זה הוא הורמון הגדילה ג'יברלין. כאשר הקמתי את המעבדה שלי בפקולטה לחקלאות, החלטתי להתרכז בהבנת מנגנון הפעולה של הורמון זה. מחקרים רבים בעולם, כולל במעבדה שלי, הביאו לפיענוח דרך הפעולה של ההורמון: בתא הצמחי פועל חלבון שמעכב את הגדילה - הוא מונע מגנים שונים לפעול. כאשר ההורמון ג'יברלין מגיע לתא, הוא גורם לפירוקו של אותו חלבון מעכב. כתוצאה מכך הגנים הדרושים לגדילה פועלים, והצמח גדל ומתארך. למשל, כאשר באביב היום מתארך, צמח החיטה מתחיל ליצר את ההורמון, המעכב מתפרק, הגנים להתארכות מופעלים והגבעול, הנושא את השיבולת, מתארך. בצורה זו תנאי הסביבה, כמו אורך היום משפיעים על הגדילה של הצמח.

פרופ' דויד וייס

כיוון שתנאי סביבה קשים, כמו למשל יובש, גורמים לעצירת גידול הצמח, התחלנו בשנים האחרונות ללמוד על הקשר שבין ג'יברלין להתמודדות הצמח עם תנאי קיצון. מחקר זה הביא לגילוי תפקידם של הג'יברלין והחלבון המעכב בבקרת איבוד המים של הצמח. מצאנו שבתנאי יובש רמת הג'יברלין יורדת ולכן החלבון המעכב מצטבר. ההצטברות שלו גורמת מצד אחד לעצירת הגידול, כפי שציפינו, אולם להפתעתנו מצאנו שהוא גם מעורב בעידוד סגירת הפתחים הקטנים בעלים הנקראים פיוניות. הפיוניות מאפשרות את חילופי הגזים עם הסביבה. סגירה מהירה של הפיוניות במצב של יובש מונעת איבוד מים וכך משפרת את כושר ההתמודדות של הצמח עם המחסור במים בקרקע.

חשבנו (הדוקטורנט עידו ניר ואני): אולי ניתן יהיה לעכב את הפעולה של ההורמון רק בתאים שליד הפיוניות, וכך לקבל צמחים עמידים יותר ליובש שהגדילה שלהם לא תפגע? השתמשנו בהנדסה גנטית כדי ליצור צמחי עגבנייה שבהם הורמון הגדילה לא פועל בתאים המקיפים את הפתחים (תאי השמירה של הפיוניות), אבל פועל באופן רגיל בשאר התאים של הצמח. כפי שרואים בתמונה למעלה, הצמחים המהונדסים התפתחו באופן נורמלי, הגיעו לאותו גובה, והניבו אותן עגבניות, אך היו עמידים יותר לתנאי יובש, כי הפתחים בעלים נסגרו מהר יותר כאשר הצמח חש שחסר לו מים.

בדיעבד, יתכן שהבחירה שלי כנער להסתובב בשדה העגבניות במושב במקום לשבת בכיתה הועילה לכולם; בית הספר תפקד טוב יותר בלעדי, אני מצאתי את דרכי בחיים והעגבניות יוכלו אולי בעתיד לגדול עם פחות מים.

פרופ' דויד וייס , המכון למדעי הצמח, הפקולטה לחקלאות מזון וסביבה, האוניברסיטה העברית בירושלים

חוקרים פרטיים הוא מדור שבועי בערוץ הלימודים של ynet, שבו מסבירים חוקרים מדוע החליטו לעסוק בתחום המחקר שלהם. המדור נעשה בסיוע "האקדמיה הצעירה הישראלית".