← أحدث الأبحاث
🧬 biology

Population genomics of transcontinental grapevines reveals divergent evolutionary trajectories and cis-regulatory mechanisms underlying cold adaptation

تدمج هذه الدراسة بين علم جينوم السكان عبر القارات والتحقق الوظيفي لتكشف أن المسارات التطورية المتباينة في تكيف الكروم (العنب) مع البرد مدفوعة بالأنظمة الحرارية الشتوية، وتحديداً من خلال آلية تنظيمية "سيس" (cis-regulatory) حيث يعمل *vvi-miR169g* على تنظيم تحمل البرد سلبياً عن طريق شطر نسخ *NF-YA*.

المؤلفون الأصليون: Yue Song, Lujia Wang, Lipeng Zhang, Mingzheng Han, Yuanxu Teng, Junpeng Li, Zhen Zhang, Dongying Fan, Yuanyuan Xu, Chenlu Du, Xinrui Liu, Yuhuan Miao, Yicheng Lu, Juan He, Chao Ma

نُشر 2026-08-25
📖 5 دقيقة قراءة🧠 قراءة متعمّقة
CC BY 4.0

المؤلفون الأصليون: Yue Song, Lujia Wang, Lipeng Zhang, Mingzheng Han, Yuanxu Teng, Junpeng Li, Zhen Zhang, Dongying Fan, Yuanyuan Xu, Chenlu Du, Xinrui Liu, Yuhuan Miao, Yicheng Lu, Juan He, Chao Ma

البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ⚕️ هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل

تواجه النباتات التي تعيش لعقود من الزمن تحدياً مختلفاً عن تلك التي تعيش لموسم واحد فقط. فبينما يمكن للنبات الحولي أن ينتظر ببساطة عودة الطقس الأفضل في العام المقبل، يجب على الكروم أو الأشجار المعمرة أن تنجو من الظروف القاسية لفصل الشتاء مع البقاء حية لتنمو مجدداً في الربيع. وبالنسبة لكروم العنب، التي تشكل أساس صناعة عالمية، فإن القدرة على تحمل درجات الحرارة المتجمدة هي مسألة حياة أو موت. إن القدرة على تحمل البرد لا تتعلق فقط بامتلاك لحاء سميك؛ بل هي عملية بيولوجية معقدة تتضمن كيفية قراءة النبات لتعليماته الجينية الخاصة. لقد عرف العلماء منذ زمن طويل أن النباتات من مناطق مختلفة من العالم طورت طرقاً مختلفة للتعامل مع البرد، لكن المفاتيح الجينية المحددة التي تسمح لبعض الكروم بالبقاء على قيد الحياة أثناء التجمد بينما تهلك أخرى ظلت مخفية. ويعد فهم هذه الآليات أمراً بالغ الأهمية مع تغير المناخ العالمي، مما يهدد بدفع العديد من مناطق زراعة النبيذ التقليدية إلى ما وراء حدود طاقتها.

لقد تمكن فريق من الباحثين في جامعة شانغهاي جياو تونغ الآن من كشف طبقات هذا الغموض من خلال فحص الحمض النووي لكروم العنب من جميع أنحاء العالم. فقد جمعوا مجموعة ضخمة تضم 223 عينة مختلفة من كرم العنب، تتراوح من الأصناف البرية القديمة الموجودة في أمريكا الشمالية إلى الكروم المزروعة في أوروبا منذ آلاف السنين. ومن خلال تسلسل الشفرة الجينية الكاملة لهذه النباتات ومقارنتها بالمناخات التي تنمو فيها بشكل طبيعي، كشف العلماء عن انقسام صارخ في كيفية تطور هاتين المجموعتين. فقد اتبعت الكروم الأوروبية، التي تم استزراعها من أجل جودة الثمار، مساراً تطورياً واحداً، بينما اتبعت الكروم البرية في أمريكا الشمالية، التي كان عليها البقاء على قيد الحياة في الشتاءات القاسية بمفردها، مساراً مختلفاً تماماً. وتكشف الدراسة أن الكروم البرية طورت نظاماً متطوراً من التنظيم ما بعد النسخي، وهي طريقة للتحكم في الجينات تحدث بعد قراءة الشفرة الجينية، مما يسمح باستجابة مرنة وسريعة لدرجات حرارة التجمد.

اكتشف الباحثون أن المحرك الرئيسي لهذا الانقسام التطوري كان درجة حرارة الشهر الأكثر برودة في السنة. وباستخدام نماذج إحصائية متقدمة، أظهروا أن هذا المرشح الحراري المحدد شكل التركيبة الجينية لمجموعات أمريكا الشمالية البرية أكثر بكثير من المسافة بينها أو العوامل البيئية الأخرى. وفي المقابل، أظهرت الكروم الأوروبية، التي تم استئناسها ونقلها بواسطة البشر، علامات على الانتقاء الذي ركز على حلاوة الثمار ولونها بدلاً من البقاء على قيد الحياة في البرد الشديد. وعندما أخضع الفريق هذه الكروم المختلفة لاختبار إجهاد بارد محكوم، أصبح الفرق مرئياً مادياً؛ حيث حافظت كروم أمريكا الشمالية على آلياتها التمثيلية الضوئية، وهي المحرك الذي يمد النبات بالطاقة، حتى بعد 24 ساعة من التجمد. أما الكروم الأوروبية، فقد شهدت انهياراً سريعاً في كفاءة التمثيل الضوئي، وتحولت أوراقها إلى اللون البني وماتت.

وفي قلب هذا الاختلاف يكمن مفتاح جيني محدد يقع على الكروموسوم 8. فقد حدد الباحثون منطقة تسبق مباشرة جيناً يسمى vvi-miR169g، والذي يعمل كمنظم رئيسي. يقوم هذا الجين بتنظيم تحمل البرد سلبياً عن طريق استهداف وتقطيع نسخ الجينات المرتبطة بالدفاع. وفي الكروم الأوروبية الحساسة للبرد، تؤدي متغيرات محددة في المنطقة المحفزة لهذا الجين إلى إنشاء نمط "de novo" الذي من المرجح أن يدفع إلى زيادة التعبير الجيني، مما يبقي دفاعات النبات مثبطة. في المقابل، تمتلك كروم أمريكا الشمالية القوية تجاه البرد متغيراً جينياً مختلفاً (نمط فرداني محدد) في هذه المنطقة نفسها يسمح بتنظيم أكثر توازناً، مما يمنع التثبيط المفرط لآليات الدفاع. وأكدت الدراسة أن هذا الجين يعمل عن طريق استهداف مجموعة أخرى من الجينات المسؤولة عن إنتاج مضادات الأكسدة. فعندما يضرب البرد، تحافظ كروم أمريكا الشمالية على حالة لا يقوم فيها جين vvi-miR169g بالإفراط في تثبيط هذه الدفاعات، مما يسمح للنبات بإنتاج مضادات الأكسدة التي تحمي خلاياه من التلف. أما الكروم الأوروبية، فبسبب متغيرات المحفز الخاصة بها، تفشل في إجراء هذا التعديل، مما يتركها عرضة لإجهاد التجمد.

ولإثبات أن هذه الآلية كانت حقيقية، أجرى العلماء تجارب حيث قاموا بتغيير الجين اصطناعياً في أنسجة كرم العنب. فعندما زادوا من نشاط جين vvi-miR16g، أصبحت النباتات حساسة للغاية للبرد، وعانت من أضرار شديدة. وعلى العكس من ذلك، عندما قاموا بإسكات الجين، أصبحت النباتات أكثر مقاومة للتجمد، وحافظت على صحتها وقدرتها التمثيلية الضوئية حتى تحت الإجهاد. وقد أكد هذا أن الجين يعمل كمنظم سلبي، أي كـ "مكبح" على قدرة النبات على تحمل البرد، وأن إزالة هذا المكبح هي المفتاح للبقاء. كما نظرت الدراسة في المستقبل، باستخدام نماذج حاسوبية لمحاكاة مدى صمود هذه الأنماط الجينية في ظل سيناريوهات تغير المناخ المتوقعة. وتشير النتائج إلى أنه بينما قد تعاني بعض مجموعات أمريكا الشمالية البرية مع دفء الشتاءات، فقد تواجه بعض الأصناف الأوروبية مخاطر محلية إذا حدثت موجات برد شديدة.

يوفر هذا العمل خريطة واضحة لكيفية تكيف محصول معمر مع بيئته، متجاوزاً مجرد الملاحظات البسيطة للبقاء إلى المستوى الجزيئي. وهو يوضح أن الفرق بين كرم يعيش التجمد وآخر يموت غالباً ما يعود إلى تغييرات محددة في تسلسل الحمض النووي الذي يتحكم في تشغيل وإيقاف الجينات. ومن خلال تحديد هذه الأهداف الجينية الدقيقة، تقدم الدراسة مساراً جديداً لتربية كروم العنب التي يمكنها تحمل الطقس غير المتوقع في عالم متغير. وتشير النتائج إلى أنه من خلال تعديل هذه المفاتيح التنظيمية، يمكن للعلماء تقنياً تعزيز قدرة الكروم الأوروبية عالية الجودة على تحمل البرد دون التضحية بثمارها، مما يضمن مستقبل زراعة الكروم في كوكب دافئ.

غارق في أبحاث مجالك؟

تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.

جرّب Digest →

أبحاث مشابهة

عرض الكل في هذا التصنيف 🧬 q-bio →