במעבר חד

"מהפך הנביטה" הוא בעל חשיבות עצומה, הן בטבע והן בגידולים חקלאיים, מפני שיש לו השפעה רבה על היבול: ככל שהנביטה מהירה וחזקה יותר, כך עשוי היבול לגדול. חקלאים משתמשים בשיטות שונות כדי להאיץ את הנביטה באופן מלאכותי, כגון השריית הזרעים היבשים לזמן קצר בתמיסה המכילה חומרים מעודדי נביטה. כדי לשפר את קצב גדילת הנבטים ואת איכותם קיימת חשיבות רבה להבנת מנגנון הנביטה ברמה המולקולרית. הבנה זו עשויה להוביל לדרכים מתוחכמות לשיפור שיעור הנביטה של הזרעים וקצבהּ, דבר שיוכל לגרום גם להגדלת היבול. כמו כן, חשובה השליטה בעיתוי המדויק של הנביטה. אם היא תתחיל מוקדם מדי, כאשר הזרעים עדיין צמודים לצמח "ההורה" וטרם הגיעו לקרקע, סביר להניח שהזרעים לא יביאו להתפתחות צמחים חדשים.

פרופ' גד גלילי, מהמחלקה למדעי הצמח במכון ויצמן למדע, הוא בין החלוצים בחקר "מהפך הנביטה". באחרונה גילה פרופ' גלילי, שבבקרה על ה"מהפך" משתתף תהליך האוטופאג'י הבררני, שהוא אחד התהליכים המרכזיים בחיי הצמח. באופן כללי, אוטופאג'י, שפירושו "אכילה עצמית", הוא פירוק חלבונים המתרחש בתאים של יצורים רבים, ולא רק בתאי הצמח: הוא התגלה לראשונה בשמרים, וקיים גם בבעלי חיים, בכללם בני אדם. האוטופאג'י נחקר רבות, בין היתר מפני שבבני אדם מעורבים שיבושים בתהליך האוטופאג'י הבררני במחלות שונות כמו אלצהיימר, פרקינסון, ומחלות נפוצות נוספות.

בצמחים מיועד האוטופאג'י להציל את הצמח בעת צרה. כיוון שהצמחים, בניגוד לבעלי חיים, אינם יכולים לברוח מסכנה, והם זקוקים למנגנונים גמישים שיעזרו להם להתמודד עם הסכנה בדרכים אחרות. כאן נכנס לתמונה מנגנון אוטופאג'י רחב היקף, המסוגל, למשל, לעצור את צמיחת הצמח בעת מחסור במזון.

אך באחרונה התברר, שבמצבים מסוימים, כולל בזמן ההכנות לנביטה, מתרחש בצמחים תהליך של אוטופאג'י בררני, שבו חלבונים נבחרים מתפרקים ללא כל קשר למצוקה. פרופ' גלילי גילה כעשרה גנים חדשים, אשר עשויים להיות מעורבים באוטופאג'י הבררני. מחקריו, שהתפרסמו השנה בכתב-העת המדעי Plant Cell ובכתבי-עת נוספים, התמקדו בשניים מגנים אלה, ATI1 ו-ATI2, שהם ייחודיים לצמחים, כלומר, הם אינם קיימים בבעלי חיים.

בניסויים בצמח המחקר ארבידופסיס הראה פרופ' גלילי, כי פעילותו של ATI1 עוזרת לצמח להתגבר על תנאים המעכבים את הנביטה ולעודד אותה. אחת מההנחות היא, שגן זה מפרק חלבונים בולמי נביטה, ובכך נותן לנביטה "אור ירוק". כאשר ביטוי הגן הזה גבר, אחוז הזרעים הנובטים גדל, והם נבטו מהר יותר ובעוצמה גדולה יותר. לעומת זאת, כאשר חסמו המדענים את פעילותם של שני הגנים, ATI1 ו-ATI2, פחתה עוצמת הנביטה. בנוסף לבירור תפקידם של הגנים, גילו המדענים את מיקום פעילותם בתא הצמח. קבוצת המחקר כללה את ד"ר אריק הוניג ואת תלמידת המחקר תמר אבין-ויטנברג.

 

חקר האוטופאג'י הבררני בצמחים נמצא עדיין בתחילתו, אך גילוי פרטים נוספים עשוי לאפשר למדעני הצמח לשלוט בו כדי לשפר את התפתחות הזרעים, ולהעצים את הנביטה לפי הצורך.