הסתגלות צמחים לסביבה משתנה: הבנה מערכתית ומידול של תגובות צמחים לעקות אביוטיות זמניות ולשינויי אקלים ארוכי טווח

מנהל מדעי: פרופ’ הלל פרום
המחלקה לביולוגיה מולקולארית ואקולוגיה של צמחים, אוניברסיטת תל אביב

צמחים מסתגלים לסביבה משתנה על ידי פלסטיות במופעם והתאמה בדרך של סלקציה טבעית במשך דורות. אולם לאחרונה, שינויי אקלים מהירים בעולם מאפילים על יכולת הסתגלותם של הצמחים. שינויי אקלים אלה משפיעים על המגוון הביולוגי של צמחים ושל בעלי חיים כאחד. בנוסף, התמעטות מקורות המים, הֶאצה בתהליכי מִדבור והרס שטחים חקלאיים מעמידים בסימן שאלה את יכולת אבטחת המזון בסביבה בת קיימא. כתוצאה מכך, אתגר משמעותי העומד בפני חוקרי הצמחים במאה ה-21 הוא הגברת הפוטנציאל לייצור מזון בעולם תוך התחשבות בסביבה ובמגוון הביולוגי. מרכז המצוינות ירכז יכולות רב-תחומיות וגישות מחקריות שונות לפענוח המנגנונים העומדים בבסיסן של ההתאמות הפלסטיות והסתגלותם של הצמחים בטווח הקצר (בתוך דור) ובטווח הארוך (רב-דורי) לשינויי אקלים ולסכנות סביבתיות אחרות.

מרכז המצוינות מפגיש חוקרי צמחים עם חוקרים מתחום מדעי המחשב לצורכי מחקר בגישות הבאות:

num1פענוח גורמים גנטיים ואפיגנטיים המשפיעים על הפלסטיות של מופעי הצמחים בטווח הקצר ובטווח הארוך ועל הסתגלותם לסביבה משתנה

num2פענוח המנגנונים המקשרים בין סביבת הצמח לבין תהליכים התפתחותיים בתוכו ותפקידם של הורמונים צמחיים בתגובת הצמחים לעקות

num3פענוח גורמי מפתח בבקרת המטבוליזם והקטבוליזם של צמחים בתנאי עקה, תוך התמקדות בנקודות בקרה המובילות למוות תאי מחד או להמשך תהליכי חיים מאידך

num4דינמיקה של מבנים תאיים (דופן התא, ממברנות, אברונים וקומפלקסים חלבוניים) ותפקידם בתגובה לעקות (5) הנחת היסודות לאפיון ממוחשב של התנהגות צמחים בסביבה משתנה, ופיתוח יכולת החיזוי של השפעת שינויים גנטיים וסביבתיים על המצב המטבולי והפונקציונלי של הצמחים.

למימוש מטרות אלה מרכז המצוינות יקים תשתיות מחקר הכוללות:

מרכז לפנומיקה של הצמח (אוניברסיטת תל אביב)
מרכז לסימולציה של שינויי אקלים (אוניברסיטה עברית, רחובות)
מרכז להדמיה מטבולית ואפיון הורמוני צמחים (מכון ויצמן)
מרכז לבחינת חלבוני עקה צמחיים (אוניברסיטת בן גוריון)
מרכז מחשובי לניתוח רשתות ביולוגיות ומודלים (אוניברסיטת תל אביב)

מרכז המצוינות יתרום להבנה רחבה ומערכתית של הצמח בסביבה משתנה, יאיץ מחקר של סוגיות יסוד מדעיות, ויתמוך בתעשיית הביוטכנולוגיה החקלאית המקומית בפיתוח צמחי יבול עמידים בתנאי אקלים משתנה. מרכז המצוינות יספק גם תשתית חינוכית בחזית המדע להכשרת הדור הבא של החוקרים במדעי הצמח.