أستاذ ومدير
معمل البيولوجيا الجزيئية والخلوية النباتية
معمل الأحياء التكاملي
كرسي هيس في علوم النبات
في حين أن الزهور والبراعم هي السمات الأكثر وضوحًا للنباتات، فإن ما يكمن تحت السطح لا يقل أهمية: الجذور. تعتبر جذور النباتات ضرورية للحصول على الماء والمواد المغذية من التربة. كما أنها تلعب دورًا رئيسيًا في دورة الكربون العالمية عن طريق نقل الكربون الذي تم تثبيته عن طريق عملية التمثيل الضوئي للنباتات من الغلاف الجوي إلى التربة. على الرغم من أهميتها الكبيرة للبيئة والزراعة والأمن الغذائي ودورة الكربون، إلا أن هناك العديد من الأسئلة المفتوحة فيما يتعلق بالأنظمة الجذرية. على سبيل المثال، لماذا تكون بعض أنظمة الجذر ضحلة وبعضها عميق؟ كيف تعالج النباتات المعلومات البيئية؟ كيف يمكن للجذور أن تعمل مع الميكروبات المفيدة بينما تقاوم الميكروبات الضارة؟ إن الفهم الأفضل لجذور النباتات يمكن أن يساعد في تنمية مصادر غذائية أكثر مرونة - وهي مشكلة ملحة بشكل متزايد في مواجهة تغير مناخ الكوكب وزيادة عدد السكان - ويساعد في تطوير أنظمة الجذر التي يمكن استخدامها على نطاق واسع لتخزين ثاني أكسيد الكربون (CO)2) التي تم التقاطها من الغلاف الجوي بواسطة الأنسجة النباتية الموجودة فوق الأرض.
النبات المزهر نبات الأرابيدوبسيس thaliana هو عشب سهل النمو، شائع الاستخدام في أبحاث بيولوجيا النبات. تنمو سلالات مختلفة، جميعها ذات جينومات متشابهة جدًا، في جميع أنحاء العالم، مما يجعله مفيدًا بشكل خاص لدراسة الجينات والمتغيرات الجينية التي تجعل النباتات تستجيب لبيئات مختلفة وتساعدها على البقاء. يستخدم وولفغانغ بوش نهج علم الوراثة النظمي، حيث يجمع بين تقنيات من علم الوراثة وعلم الجينوم ومجالات علمية أخرى لفهم كيفية تحديد نمو الجذور في بيئات معينة من خلال جينات النبات. تربط دراسات الارتباط على مستوى الجينوم التباين الجيني بالخصائص الفيزيائية، مثل وجود جذور طويلة أو قصيرة. ولكن لكي تكون الدراسات ذات مغزى، يجب أن تقيس الخاصية الفيزيائية موضع الاهتمام بكميات كبيرة. ونظرًا لصعوبة قياس الجذور بدقة وبأعداد كبيرة، استخدم بوش عددًا من التقنيات المتطورة والأساليب الحسابية لتقييم الجذور. باستخدام هذه الأساليب، تمكن بوش من اكتشاف العديد من الجينات ومتغيراتها الجينية التي تحدد كيفية نمو الجذور واستجابتها للبيئة. وتواصل دراسات مثل هذه تقديم معلومات حول كيفية تحسين الجذور لبيئات أو وظائف مختلفة. كما قام المختبر مؤخرًا بتوسيع نطاق عمله ليشمل بعضًا من أكثر أنواع المحاصيل أهمية على مستوى العالم بهدف تحديد الآليات المحفوظة عبر الأنواع والتي يمكن هندستها لإنشاء أصناف محاصيل أكثر مرونة.
كمدير تنفيذي لشركة سالك مبادرة تسخير النباتاتيهدف بوش إلى مساعدة النباتات على نمو جذور أكبر وأكثر متانة، قادرة على امتصاص كميات أكبر من الكربون عن طريق دفنها في الأرض على شكل سوبرين، وهي مادة طبيعية غنية بالكربون. سيستخدم الفريق أحدث التقنيات الوراثية والجينومية لتطوير نباتات سالك المثالية™️ التي تزيل الكربون الجوي الزائد، وتتمتع بمتانة أكبر في مواجهة الضغوط البيئية.
طور بوش طرقًا جديدة لتقييم مئات الآلاف من الجذور باستخدام خوارزميات التصوير ورؤية الآلة لاستخراج بيانات طول الجذر وشكله تلقائيًا.
اكتشف كيف تعيد النباتات برمجة أنشطتها الخلوية لحجب الحديد عندما تغزو البكتيريا أنسجة الجذر، وميز الآليات الجزيئية التي تربط مسار إشارات نقص الحديد بالجهاز المناعي للنبات. وقد كشف هذا عن طرق جديدة لهندسة مرونة النبات ومقاومته للأمراض.
حدد جينًا ومتغيراته التي يمكنها تحويل أنظمة الجذر الضحلة إلى أنظمة الجذر العميقة ، وكشف النقاب عن كيفية تحقيق ذلك على المستوى الجزيئي ، ووجد ارتباطًا لمتغيرات معينة من هذا الجين بالتكيف مع ظروف هطول الأمطار المتفرقة.
ماجستير في علم الأحياء ، جامعة توبنغن ، ألمانيا
دكتوراه في علم الأحياء ، معهد ماكس بلانك لعلم الأحياء التنموي وجامعة توبنغن ، ألمانيا
