طفرة في تربية الأرز لإطعام المليارات من البشر
مصر: إيهاب محمد زايد
نجح فريق دولي في إكثار سلالة أرز هجينة تجارية باعتبارها استنساخًا طبق الأصل من خلال البذور بكفاءة 95 بالمائة. وهذا يمكن أن يقلل من تكلفة بذور الأرز الهجين ، مما يجعل سلالات الأرز عالية الغلة والمقاومة للأمراض متاحة للمزارعين ذوي الدخل المنخفض في جميع أنحاء العالم. نُشر العمل في 27 ديسمبر في مجلة Nature Communications.
غالبًا ما يُظهر الجيل الأول من نباتات المحاصيل الهجينة أداءً أعلى من سلالاتها الأصلية ، وهي ظاهرة تسمى النشاط الهجين. لكن هذا لا يستمر إذا تم تربية الهجينة معًا لجيل ثانٍ. لذلك عندما يريد المزارعون استخدام أصناف نباتية هجينة عالية الأداء ، فإنهم يحتاجون إلى شراء بذور جديدة كل موسم.
يعتبر الأرز ، المحصول الأساسي لنصف سكان العالم ، مكلفًا نسبيًا للتكاثر باعتباره هجينًا لتحسين الغلة بنحو 10 في المائة. هذا يعني أن فوائد الأرز المهجن لم تصل بعد إلى العديد من مزارعي العالم ، كما قال جوردف خوش ، الأستاذ الفخري المساعد في قسم علوم النبات بجامعة كاليفورنيا ، ديفيس. العمل في المعهد الدولي لبحوث الأرز من عام 1967 حتى تقاعده من جامعة كاليفورنيا في ديفيس في عام 2002 ، قاد كوش الجهود لإنشاء أصناف أرز جديدة عالية الغلة ، وهو العمل الذي حصل من أجله على جائزة الغذاء العالمية في عام 1996.
قد يكون أحد الحلول لهذا هو نشر الهجينة على أنها استنساخ تظل متطابقة من جيل إلى جيل دون مزيد من التكاثر. يمكن أن تنتج العديد من النباتات البرية بذورًا مستنسخة من نفسها ، وهي عملية تسمى الأبوميكسيس.
قال خوش: “بمجرد حصولك على الهجين ، إذا كان بإمكانك تحفيز الأبوميكسيس ، فيمكنك زراعته كل عام”.
ومع ذلك ، فقد ثبت صعوبة نقل الأبوميكسيس إلى نبات محصول رئيسي.
خطوة واحدة لاستنساخ البذور المهجنة
في عام 2019 ، حقق فريق بقيادة البروفيسور فينكاتيسان سوندارسان والأستاذ المساعد امتياز خاندي في أقسام بيولوجيا النبات وعلوم النبات بجامعة كاليفورنيا في ديفيس ، أبوميكسيس في نباتات الأرز ، مع حوالي 30 في المائة من البذور مستنسخة.
حقق Sundaresan و Khanday وزملاؤه في فرنسا وألمانيا وغانا الآن كفاءة استنساخية بنسبة 95 في المائة ، باستخدام سلالة أرز هجينة تجارية ، وأظهروا أن العملية يمكن أن تستمر لثلاثة أجيال على الأقل.
تتضمن العملية ذات الخطوة الواحدة تعديل ثلاثة جينات تسمى MiMe والتي تتسبب في تحول النبات من الانقسام الاختزالي ، وهي العملية التي تستخدمها النباتات لتشكيل خلايا البويضات ، إلى الانقسام ، حيث تنقسم الخلية إلى نسختين من نفسها. تعديل جيني آخر يحث على الأبوميكسيس. والنتيجة هي بذرة يمكن أن تنمو لتصبح نباتًا مطابقًا وراثيًا لوالده.
ستسمح هذه الطريقة لشركات البذور بإنتاج البذور المهجنة بسرعة أكبر وعلى نطاق أوسع ، بالإضافة إلى توفير البذور التي يمكن للمزارعين توفيرها وإعادة زراعتها من موسم إلى آخر ، على حد قول كوش.
قال سونداريسان: “لقد كان الأبوميكسيس في نباتات المحاصيل هدفًا للبحوث العالمية لأكثر من 30 عامًا ، لأنه يمكن أن يجعل إنتاج البذور المهجنة متاحًا للجميع”. “يمكن للزيادة الناتجة في الغلات أن تساعد في تلبية الاحتياجات العالمية لعدد متزايد من السكان دون الحاجة إلى زيادة استخدام الأراضي والمياه والأسمدة إلى مستويات غير مستدامة.”
وقال سوندارسان إن النتائج يمكن تطبيقها على محاصيل غذائية أخرى. على وجه الخصوص ، يعتبر الأرز نموذجًا وراثيًا لمحاصيل الحبوب الأخرى بما في ذلك الذرة والقمح ، والتي تشكل معًا المواد الغذائية الرئيسية في العالم.
وأشار كوش إلى أنه نظم مؤتمراً عام 1994 حول الأبوميكسيس في تربية الأرز. عندما عاد إلى جامعة كاليفورنيا في ديفيس في عام 2002 ، قدم نسخة من وقائع المؤتمر إلى سونداريسان.
قال: “لقد كان مشروعًا طويلاً”.
تم دعم العمل جزئيًا بتمويل من معهد الجينوم المبتكر وصندوق فرانس بيركلي
