דני אשל פרופסור מן המניין

תרדמת ניצנים היא אסטרטגיית הישרדות שצמחים פיתחו בסביבותיהם הטבעיות. היא מסייעת להם לשרוד שינויים עונתיים קשים על ידי עצירת הצמיחה והפעילות באופן זמני עד שהתנאים הופכים למתאימים יותר. מחקר בתחום זה התמקד בעיקר בתרדמת ניצנים במיני עצים וביכולת לעצור צמיחה ברקמות וגטטיביות, במיוחד במריסטמות. מינים שונים של צמחים, כמו Solanum tuberosum  (תפוח אדמה), פיתחו אברי אגירה, המאפשרים להם להיכנס לתרדמה פיסיולוגית במהלך מחזור הצמיחה השנתי שלהם.

עצים נשירים ופקעות תפוחי אדמה מפגינים סוג דומה של תרדמת ניצנים אנדוגנית, שבה המריסטמה של הניצן אינה מתחילה בצמיחה, גם בתנאים סביבתיים נוחים. הצטברות מנות קור מפעילה גורמי שעתוק מסוג C-repeat/dehydration responsive element binding (DREB) factors (CBFs)  המובילים לשינויים בביטוי גנים הקשורים לתרדמה אנדוגנית. צבירת מנות קור מקצרת את משך התרדמה האנדוגנית על ידי השפעה על רמתם של מווסתי צמיחה וקצב המטבוליזם הסוכרי, המשפיעים על העיתוי וקצב הצמיחה של הניצן.

מטבוליזם של סוכרים ומסלולי העברת אותות יכולים לתקשר עם חומצה אבסיסית, המשפיעה על החיבור הסימפלסטי של ניצנים רדומים. התחממות גלובלית בהקשר של תרדמה הובילה לחסר במנות קור במהלך החורף, אשר עלול להפוך לגורם מגביל לצמיחת גידולים חקלאיים ולפגוע ביבולם. אנו משתמשים בצמח תפוח האדמה כמערכת מודל לחקר תרדמת ניצנים וצמיחה וגטטיבית. מאחר ותרדמת ניצנים אנדוגנית אינה יכולה להיחקר במודלים קלאסיים של צמחים, פקעת תפוח האדמה מציעה מערכת קומפקטית הפועלת במגוון טמפרטורות ותנאי הארה.

מטבוליזם של סוכר כמנגנון לסבילות לעקות אביוטיות

כדי להתמודד עם עקות אביוטיות, צמחים פיתחו אסטרטגיות נוגדות חמצון בשילוב עם הגנה אוסמוטית. סוכרים מסיסים הם בעלי תפקיד מרכזי בהתאמה האוסמוטית של התא הצמחי לעקה סביבתית. פקעת תפוח האדמה, גבעול מעובה, הנחשפת לעקה אביוטית, כגון עקת קור, מגיבה בפירוק עמילן וסינתזת סוכרוז בפרנכימת הפקעת. באמצעות עריכה גנומית של גנים המעורבים  במטבוליזם סוכרי, גילינו מסלולים חלופיים בצמחים המאפשרים להם להתמודד עם עקות אביוטיות תוך שימוש בפחמימות מסיסות אחרות שמקורן בסוכרוז, כולל אוליגוסכרידים ממשפחת הרפינוז (RFOs).

אוליגוסכרידים סוכרוזיים והאנזימים הקשורים למטבוליזם שלהם עשויים ליצור אינטראקציה בלתי ישירה עם מסלולי עקה חימצונית. במחקר זה אנו משלבים אנליזות אומיקס עם צמחים טרנסגניים בכדי להבין את המנגנון המוביל לסבילות לעקות. מידע זה משמש אותנו בפיתוח זני תפוחי אדמה חדשים, ערוכים גנטית, בעלי סבילות גבוהה יותר למגוון עקות אביוטיות.