حدد اتحاد بحثي في سانت لويس، ميسوري، سلسلة من "المفاتيح الجينية" في النباتات التي يمكن أن تغير بشكل جذري هندسة المحاصيل المقاومة للجفاف. تم الإعلان عن الاكتشاف يوم الأربعاء، ويقدم مخططًا جزيئيًا محددًا لكيفية إدارة النباتات للضغط المائي والبقاء في بيئات أكثر جفافًا. من خلال التلاعب بهذه المحفزات الجينية المكتشفة حديثًا، يعتقد العلماء أنهم يمكنهم تطوير محاصيل أساسية مثل الذرة والقمح وفول الصويا التي تحافظ على غلات عالية حتى خلال فترات طويلة من الحرارة الشديدة وندرة المياه.

ركزت الدراسة على الشبكات التنظيمية التي تحكم استجابة النبات لحمض الأبسيسيك، وهو هرمون يشير إلى النبات لإغلاق مساماته والحفاظ على الرطوبة. لعقود، كافح الباحثون لتحقيق التوازن بين البقاء في الجفاف وإنتاجية المحاصيل، حيث أن النباتات التي تحافظ على المياه عادة ما تتوقف عن النمو. يسمح اكتشاف هذه المفاتيح المحددة بنهج أكثر دقة، مما يمكّن النبات من البقاء مرنًا دون الدخول في حالة من السكون التام للنمو.

أظهرت التجارب المعملية التي أجريت على مدار الثمانية عشر شهرًا الماضية أن النباتات التي تحتوي على هذه المفاتيح المعدلة كانت قادرة على البقاء على قيد الحياة لمدة أربعين بالمئة أطول بدون ماء مقارنة بالأنواع التقليدية. استخدم الباحثون تقنية تحرير الجينات CRISPR لتحديد التسلسلات الدقيقة المسؤولة عن "ذاكرة الضغط" للنبات. تسمح هذه الذاكرة للمحصول بالاستعداد لفترات الجفاف بناءً على تغييرات دقيقة في رطوبة التربة ورطوبة الجو قبل أن تتطور الأزمة بالكامل.

تتضمن الآثار الاقتصادية للقطاع الزراعي العالمي إمكانيات هائلة، خاصة مع استمرار تقلب المناخ في تعطيل مواسم الزراعة التقليدية. يواجه المزارعون في الغرب الأوسط الأمريكي وأفريقيا جنوب الصحراء الكبرى على حد سواء زيادة في عدم اليقين، حيث تؤدي فشل المحاصيل إلى ارتفاع أسعار الغذاء العالمية وعدم الاستقرار الإقليمي. يقدم هذا الاختراق الجيني درعًا تكنولوجيًا محتملاً ضد عدم القدرة على التنبؤ بأنماط الطقس المتغيرة.

في ميسوري، حيث تقدر قيمة الاقتصاد الزراعي بمليارات الدولارات، أشاد قادة الصناعة المحليون بالنتائج كخطوة حيوية نحو الاستدامة على المدى الطويل. تم إجراء البحث في مركز علم النبات الرائد المعروف بعمله في الأمن الغذائي والمرونة البيئية. وأكد الفريق أن هدفهم هو توفير هذه الأدوات الجينية للمربين في جميع أنحاء العالم لضمان الوصول العادل إلى أصناف البذور الأكثر متانة.

كما أشار الباحثون إلى أن هذه المفاتيح الجينية موجودة في جميع النباتات الأرضية تقريبًا، من الطحالب البسيطة إلى الأشجار المزهرة المعقدة. تشير هذه الثبات التطوري إلى أن التكنولوجيا يمكن تطبيقها عبر مجموعة واسعة من الأنواع بخلاف الحبوب الأساسية. بدأت الأعمال التجريبية بالفعل على أشجار الفاكهة والمحاصيل الخضروات، التي غالبًا ما تكون الأكثر حساسية للتقلبات المفاجئة في توفر المياه.

خلال المؤتمر الصحفي، أوضح العالم الرئيسي أن الاكتشاف يسمح لهم فعليًا بـ "ضبط" عملية التمثيل الغذائي للنبات مثل الراديو. بدلاً من مفتاح بسيط للتشغيل والإيقاف لاستجابة الجفاف، يمكنهم الآن ضبط مستوى محدد من المقاومة يتناسب مع المناخ المحدد لمنطقة ما. يمنع هذا المستوى من الدقة "عقوبة الغلة" التي كانت تاريخيًا تعاني منها البذور المعدلة وراثيًا المقاومة للجفاف.

لا تزال العقبات التنظيمية التحدي الكبير التالي لتنفيذ هذه التكنولوجيا. على الرغم من أن تقنيات تحرير الجينات المستخدمة دقيقة للغاية، إلا أن القوانين الدولية المتعلقة بالكائنات المعدلة وراثيًا تختلف بشكل كبير. يقوم فريق البحث حاليًا بتجميع تقرير شامل عن السلامة والأثر البيئي لتقديمه إلى الوكالات الفيدرالية، حيث يجادلون بأن urgency of the climate crisis necessitates a faster track for resilient crop approval.

كما بحث المشروع في كيفية تفاعل هذه المفاتيح الجينية مع الميكروبيومات التربة. تشير البيانات الأولية إلى أن النباتات المعدلة قد تحسن فعليًا صحة التربة من خلال إطلاق مركبات كربونية محددة تشجع على نمو البكتيريا المحتفظة بالمياه. يمكن أن تعزز هذه العلاقة التبادلية مقاومة الجفاف للحقول بأكملها، مما يخلق نظامًا بيئيًا ذاتيًا يتطلب تدخلًا كيميائيًا أقل.

مع استمرار نمو السكان العالميين نحو عشرة مليارات بحلول منتصف القرن، لم تكن الحاجة إلى مصادر غذائية مستقرة أعلى من أي وقت مضى. يمثل اكتشاف ميسوري قطعة حيوية من اللغز في تكييف أنظمة الغذاء العالمية مع مستقبل أكثر دفئًا وجفافًا. من المقرر إجراء المزيد من التجارب الميدانية في موسم الربيع القادم لاختبار المحاصيل المعدلة في ظروف التربة والطقس الواقعية.

ملاحظة: تم نشر هذه المقالة على BanxChange.com وتدعمها عملة BXE على دفتر XRP. للحصول على أحدث المقالات والأخبار، يرجى زيارة BanxChange.com