מחקר חדש שנעשה במכון ויצמן למדע חושף פרטים חדשים על דרכי התקשורת בין שורשי עגבניות למיקרואורגניזמים החיים בקרקע
לצמחים יש מערכת יחסים מורכבת עם היצורים החד-תאיים החיים באדמה. חלקם עלולים להזיק לצמחים, אך רבים אחרים חיים בשכנות טובה עם שורשי הצמחים, בסביבה הקרויה ריזוספרה – מושג שפירושו "סביבת השורש" – ומקיימים עימם יחסי גומלין.
דוגמאות בולטות למערכת הקשרים הזאת הן הקשר בין חיידקים מקבעי-חנקן לשורשיהם של צמחים ממשפחת הקטניות, או מערכת היחסים שיש לצמחים רבים עם פטריות סימביוטיות. עם זאת אוכלוסיית החיידקים בריזוספרה מורכבת ומגוונת מאוד ולא נחקרה מספיק. נותר עד הרבה לגלות על הצורות שבהן החיידקים משפיעים על הצמחים, ועל אמצעי התקשורת בין הצמחים לחיידקים והמולקולות שהם מעבירים ביניהם.
כדי לברר פרטים נוספים על מערכת היחסים הזאת, ובייחוד על המולקולות שבהן החיידקים והצמחים משתמשים כדי לתקשר ביניהם, חוקרים ממעבדתו של אסף אהרוני מהמחלקה למדעי הצמח במכון ויצמן למדע פיתחו מערכת ניסוי חדשנית. המערכת כוללת נבט של צמח העגבנייה, שהונבט כך שגדלו לו שני שורשים נפרדים. כך אפשר לחשוף שורש אחד לחיידקי אדמה נבחרים ואז לבחון מה קורה בסביבת השורש השני, שאין בה חיידקים בכלל. ההשערה היא שחיידקי האדמה ליד השורש הראשון ישפיעו על הצמח כולו, ויחוללו תגובה שיהיה אפשר למדוד גם ליד השורש השני.
חיידקים וצמחים מחליפים מידע
החוקרים גילו כי חשיפה של נבטי עגבנייה לחיידקי אדמה מעודדת את הצמח להפריש משורשיו יותר מולקולות עם שלד סוכרי. מדובר במולקולות עם מבנה מורכב שהצמחים מייצרים ומפרישים לסביבה, כנראה כחלק ממערכת של תקשורת בינם לבין החיידקים.
נוסף על החומרים המופרשים מהשורש לקרקע בדקו החוקרים אילו מולקולות מיוצרות ביתר שאת ברקמת השורש עצמה בעקבות החשיפה לחיידקים. בבדיקה זוהו שני סוגים של חומרים שריכוזם בשורש עלה בעקבות החשיפה – חומצה אזלאית (Azelaic acid) וחומצה פימלית (Pimelic acid). בנוסף מצאו החוקרים שהוספה של חומצה אזלאית לאחד השורשים העלתה את ריכוזו גם בשורש השני, וגם את הריכוז של החומצה הפימלית בשורש. הממצאים הללו מחזקים את ההשערה כי החומצה האזלאית ממלאת תפקיד מרכזי בהעברת מסרים בין חיידקים לצמחים, שכן הם מופרשים בתגובה לחשיפת השורש לחיידקים.
חיידקים מסוגלים לעורר תגובה מערכתית בצמחים. החיידק Bacillus Subtillis | מקור: Science Source/ Science Photo Libraby
החוקרים בדקו את השינויים בריכוזים של חומרים מגוונים בשורש ובסביבתו בתגובה למגוון רחב של חיידקים. כך הם זיהו קשרים בין מינים מסוימים של חיידקים לבין שינויים ספציפיים שמתרחשים בצמחים. אחד הקשרים המרכזיים שהצליחו לאפיין הוא בין חיידקי בצילוס סבטיליס (Bacillus subtilis) להפרשה של סוכרים ספציפיים בשורש. כדי לאשש בניסוי שהקשר אכן קיים, הוסיפו את החיידק לבדו לשורשים וראו שאכן חלה עלייה בהפרשת הסוכרים הללו מהשורש.
ממערך הניסויים המסועף שערכו אהרוני ועמיתיו עולה תמונה שלפיה חיידקים מסוגלים לעורר תגובה מערכתית בצמחים, שמובילה אותם להפריש חומרים ספציפיים מהשורשים. עוד יש דרך ארוכה עד שהתמונה תפוענח במלואה, על שלל מרכיבי מערכת היחסים בין מיקרואורגניזמים באדמה לבין צמחים. מחקרים כאלה מספקים לנו הצצה על מערכת היחסים העדינה הזו, ומאפשרת לזהות בה מרכיבים ספציפיים ובלתי מוכרים עד כה.
