سلول‌های بنیادی گیاهی به سطوح پایین اکسیژن نیاز دارند
گیاهان به‌عنوان ریه‌های سبز سیاره‌ی ما عمل می‌کنند. یک درخت بزرگ در واکنش‌های فتوسنتز، بیش از ۱۲۰ کیلوگرم اکسیژن را وارد اتمسفر زمین می‌کند. در حوادث سیل، بافت‌های گیاهی ممکن است دچار کمبود اکسیژن شدیدی شوند و هر وضعیت استرس‌زا هرساله به خسارات درخورتوجهی در تولید تمام محصولات کشاورزی اصلی نظیر برنج و گندم و جو منجر می‌شود. پژوهشگرانی از گروه زیست‌شناسی دانشگاه کپنهاگ و دانشگاه پیزا در ایتالیا و دانشگاه‌های فنی آخن و هایدلبرگ در آلمان کشف کرده‌اند غلظت پایین اکسیژن (هیپوکسی) شرط مهمی برای رشد گیاه است. پروفسور پدرسن، از دانشگاه کپنهاگ می‌گوید:
با استفاده از نسل جدیدی از کاوشگرهای میکروسکوپی اکسیژن، توانستیم غلظت اکسیژن را در اتاقک بافتی گیاه اندازه‌گیری کنیم که حاوی حدود ۳۰ سلول است و «مریستم راسی شاخه» نامیده می‌شود. ما متوجه شدیم در این منطقه، محیط دارای اکسیژن کم سلول‌های بنیادی مسئول تولید برگ‌ها و گل‌های جدید را دربر می‌گیرد.
سطوح پایین اکسیژن ازطریق ترغیب پایداری پروتئینی به‌نام ZPR2 که مسئول تکثیر و تمایز سلولی است، سرعت تولید برگ‌های جدید را کنترل می‌کند. ازاین‌رو، بیشتر بافت‌های گیاهی به‌شدت از حضور هیپوکسی ناشی از رویداد سیل دچار آسیب می‌شوند؛ اما مطالعه‌ی جدید نشان می‌دهد هیپوکسی لازمه حفظ سلول‌های بنیادی است.
این کشف درادامه‌ی یافته‌هایی است که در سال‌های اخیر، درباره‌ی کنترل متابولیسم گیاهی در شرایط بی‌اکسیژنی به‌دست آمده است. این مطالعات که در مجله‌های Nature و Nature Communications منتشر شدند، گامی مهم درجهت درک ارتباط بین تولید ارگان‌های جدید و پارامترهای محیطی مؤثر روی رشد و قابلیت تولید گیاه هستند.
نیاز به سطوح پایین اکسیژن برای حفظ سلول‌های بنیادی منحصر به گیاهان نیست و چندین نوع از سلول‌های بنیادی جانوران و نیز انسان‌ها همین ویژگی را دارند. این موضوع جالبی است؛ زیرا گیاهان و جانوران ازلحاظ تکاملی باهم فاصله‌ی زیادی دارند؛ اما هر دو ازلحاظ سازمان‌دهی چندسلولی در بافت‌ها بیشترین سطح پیچیدگی را دارند. ظاهرا ایجاد و حفظ شرایط بی‌اکسیژنی لازمه‌ی فعالیت کارخانه‌های سازنده سلول‌های جدید است و بر‌این‌اساس، ویژگی مذکور هم در گیاهان و هم در جانوران به‌صورت مستقل توسعه پیدا کرده است.
کاربرد این کشف دو مورد است. اصلاحگران اکنون هدف جدیدی برای انتخاب واریته‌های جدید محصولات کشاورزی دارند و واریته‌هایی که از قابلیت تولید بیشتری در محیط‌های ضعیف بهره می‌برند، سازگاری‌شان با دمای بالاتر و وقوع سیلاب بیشتر است. علاوه‌براین، پژوهشگران اکنون سلول‌های بنیادی گیاهان و جانوران را مقایسه می‌کنند تا اسرار نگه‌داری سلول‌های بنیادی و توسعه‌ی اندام‌ها را کشف کنند. نتایج این مطالعه در مجله‌ی Nature منتشر شده است.
نظرات