دراسات وابحاث
باحثون أمريكيون يطورون قمحا يتحمل الحرارة عن طريق تعديل الجينوم الخاص به
باحثون أمريكيون يطورون قمحا يتحمل الحرارة عن طريق تعديل الجينوم الخاص به
مصر:إيهاب محمد زايد
حصل فريق من الباحثين من جامعة ولاية داكوتا الجنوبية، بقيادة البروفيسور وانلونج لي، على منحة من وزارة الزراعة الأمريكية لتعديل الشفرة الوراثية لنباتات القمح لجعلها أكثر تحملاً للإجهاد الحراري.
جامعة ولاية داكوتا الجنوبية (15 يوليو 2024) – يعد القمح ثاني أكثر الحبوب إنتاجًا في العالم ومكونًا أساسيًا للخبز والمعكرونة والبيتزا والبيرة وحبوب الإفطار والعديد من الأطعمة الأخرى. وتلعب داكوتا الجنوبية دورًا رئيسيًا في إجمالي إنتاج القمح في الولايات المتحدة، حيث سيتم إنتاج أكثر من 60 مليون بوشل في عام 2023، بقيمة تقدر بنحو 500 مليون دولار.
تتراوح درجات الحرارة المثالية لزراعة القمح، وفقًا لوكالة ناسا، من 70 درجة إلى 75 درجة فهرنهايت (21 درجة إلى 23.8 درجة مئوية)، ولكن بعض الأصناف، مثل القمح الشتوي، يمكن أن تنمو في درجات حرارة منخفضة تصل إلى 40 درجة فهرنهايت (4.4 درجة مئوية). ). ولكن عندما تتجاوز درجات الحرارة 90 درجة فهرنهايت (32 درجة مئوية)، يمكن أن يسبب الإجهاد الحراري خسارة كبيرة في المحصول. ويمثل هذا مصدر قلق متزايد حيث من المتوقع أن تشهد “سلة القمح في العالم” – السهول الكبرى في أمريكا الشمالية – موجات حارة أكثر تواترا وارتفاع متوسط درجات الحرارة في الصيف في مواجهة تغير المناخ.
[مستحسن: اكتشاف “الكأس المقدسة” في جينوم القمح سيسمح بتكوين قمح فائق مقاوم للحرارة]
ويشعر الباحثون بالقلق من أن هذه التغيرات المناخية يمكن أن تؤدي إلى انخفاض إنتاج القمح في المستقبل، مما يهدد الأمن الغذائي العالمي والاقتصادات الزراعية الإقليمية. ويهدف فريق من جامعة ولاية داكوتا الجنوبية إلى معالجة هذه المشكلة عن طريق تعديل الشفرة الوراثية لأصناف القمح لجعلها أكثر تحملاً للإجهاد الحراري.
وقال وان لونغ لي، الباحث الرئيسي في المشروع والأستاذ في قسم الأحياء والأحياء الدقيقة في جامعة SDSU: “هدفنا هو تحسين تحمل القمح للحرارة باستخدام تقنية تحرير الجينوم الدقيقة”.
يتم تمويل هذا العمل من خلال منحة قدرها 270,244 دولارًا أمريكيًا من المعهد الوطني للأغذية والزراعة التابع لوزارة الزراعة الأمريكية.
هناك حاجة إلى أصناف القمح التي تتحمل الحرارة، ولكن تكاثر القمح الذي يتحمل الحرارة يعوقه آليات وراثية معقدة. يمكن أن تستغرق طرق تربية النباتات التقليدية أيضًا عقودًا من الزمن لإدخال سمات جديدة أو محسنة بنجاح، مثل تحمل الحرارة. تعد تقنية تحرير الجينوم النباتي أداة تتيح للباحثين إضافة أو حذف أو تغيير الحمض النووي في الجينوم بكفاءة. وبدلاً من العقود، يمكن تقديم سمة جديدة في غضون سنوات قليلة باستخدام هذه التكنولوجيا المتقدمة.
يعتقد لي أن الإنزيم الواعد الذي ظهر مؤخرًا، وهو Rubisco activase، قد يحسن تحمل الحرارة والتمثيل الضوئي في أصناف القمح. لاختبار نظريتهم، سيستخدم فريق البحث أداة تسمى “التكرارات القصيرة المتناوبة المنتظمة والمتباعدة (CRISPR)” لتحرير الجين المستهدف بدقة، مما يؤدي إلى إنتاج نباتات قمح جديدة سيتم اختبارها في مجموعة متنوعة من درجات الحرارة والظروف المناخية.
وأضاف لي: “من المتوقع أن يكون لهذه النتائج تأثير إيجابي على تحسين تحمل القمح للحرارة”.
قال جيريمي تشامبرز، رئيس قسم الأحياء والأحياء الدقيقة بجامعة SDSU: “ستسمح هذه الجائزة للدكتور لي وفريقه بالتحقيق في التغيرات الجينية التي من شأنها زيادة الثبات الحراري لإنزيم Ruisco activase، وهو إنزيم مرتبط بتحمل الحرارة في القمح وأنواع النباتات الأخرى”. . “وسيستخدم فريقه تحرير الجينات المتقدم للحفاظ على صحة القمح عن طريق ضبط درجة الحرارة المثلى تحسبا لمواسم النمو الأكثر دفئا.”
المشروع المخطط له لمدة عامين، والذي يحمل عنوان “التحرير الدقيق لـ TARCA2 لتحسين تحمل الحرارة في القمح”، لديه القدرة على التأثير خارج حدود ولاية داكوتا الجنوبية. إن انعدام الأمن الغذائي يشكل مصدر قلق دولي، ومع ارتفاع عدد السكان ودرجات الحرارة، فإن ضمان نمو محاصيل الحبوب الأساسية، مثل القمح، في ظل الظروف المناخية المتغيرة يشكل أولوية عالمية.
وأضاف تشامبرز: “لا أستطيع الانتظار لرؤية تأثير هذا العمل على مجتمعنا الزراعي واقتصادنا في داكوتا الجنوبية وخارجها”.
المصدر: باحثو SDSU لتحسين تحمل الحرارة في محاصيل القمح | جامعة ولاية داكوتا الجنوبية (sdstate.edu)
