نباتات النشور(2): هل تمنح خواصها لمحصول حمص مقاوم للجفاف؟ ـ بقلم: د. بريت ويليامز و د. ساجاديفان موندري
# سفيربرس ـ ترجمة م . إبراهيم عبدالله العلو
نباتات النشور(2):
تستطيع نباتات النشور العيش لسنوات في حالة جفاف هوائي قبل النمو بطاقة كاملة عند هطول المطر.
كيف تتمكن من فعل ذلك وهل بالإمكان نقل هذه الخاصية لتحسين تحمل المحاصيل للجفاف والحرارة والملوحة والعدوى؟
تحتاج النباتات إلى كمية وافرة من المياه. وفي يوم مشمس حار تستبدل بعض النباتات كل جزيء ماء لديها خلال ساعة.
نحن نصنع السيارات بحيث تصبح أكثر كفاءة في استهلاك الوقود وتخفيض الكلف والانبعاثات الضارة ولكن هل نتمكن من دفع النباتات لتصبح أكثر فعالية في استخدام الماء والحصول على محاصيل أكبر مقابل كل قطرة؟
قد تحتوي النباتات أكثر من 90% من حجمها ماءً بالمقارنة مع نسبة 60% لدى البشر.
ولمقارنة متطلبات الماء لدى النبات نقول إذا وصلت نسبة فقد النبات للماء إلى مستوى نسبته لدى البشر فسوف يذبل ويموت.
كيف نساعد النبات على تحمل الجفاف؟
تستطيع مجموعة صغيرة من النباتات المزهرة فقدان أكثر من 90% من ماءها وتبقى على هذه الحالة عدة شهور.
وقد تملك “نباتات النشور” تلك سر تحسين تحمل المحاصيل للجفاف وكالعنقاء تجف نباتات النشور إلى حالة رماد جاف وعند الري تنبعث لتبدأ النمو بكامل طاقتها خلال 24 إلى 72 ساعة.
تخيل ان بإمكاننا توليد محاصيل تتحمل الفقد الكبير للماء خلال فترات الجفاف ومن ثم تعاود النمو عند هطول المطر.
اكتشف فريق الأبحاث لدينا في جامعة كوينسلاند للتقانة في استراليا مؤخراً ان خلايا نبات من نباتات النشور الأسترالية لا تموت عند الجفاف وعند توفر الماء تتجدد النسج الموجودة مسبقاً بدلا من توليد نسج جديدة.
اثبتت الابحاث التالية أن تلك الخلايا تستطيع البقاء على قيد الحياة لفترات تتراوح ما بين أشهر إلى سنوات عندما تكون في الحالة الجافة. وتبين أن من نباتات النشور من “ذاب بعد تجمد “وعاود النمو بعد بقاءه متجمداً لمئات السنين في طبقات الجليد القطبي والتي بدأت بالذوبان بفعل الاحترار العالمي.
تخيل ان بإمكاننا توليد محاصيل تتحمل الفقد الكبير للماء خلال فترات الجفاف ومن ثم تعاود النمو عند هطول المطر.
اكتشف فريق الأبحاث لدينا في جامعة كوينسلاند للتقانة في استراليا مؤخراً ان خلايا نبات من نباتات النشور الأسترالية لا تموت عند الجفاف وعند توفر الماء تتجدد النسج الموجودة مسبقاً بدلا من توليد نسج جديدة.
اثبتت الابحاث التالية أن تلك الخلايا تستطيع البقاء على قيد الحياة لفترات تتراوح ما بين أشهر إلى سنوات عندما تكون في الحالة الجافة. وتبين أن من نباتات النشور من “ذاب بعد تجمد “وعاود النمو بعد بقاءه متجمداً لمئات السنين في طبقات الجليد القطبي والتي بدأت بالذوبان بفعل الاحترار العالمي.
كيف تتمكن الخلايا في نباتات النشور من العيش في مثل تلك الظروف البالغة الصعوبة؟
لقد دفعتنا ملاحظة بقاء الخلايا على قيد الحياة في نباتات النشور عند الجفاف للنظر إلى الاستراتيجيات المختلفة التي تستخدمها النباتات والحيوانات لكبح موت الخلايا.
تبين لنا أن نباتات النشور تزيد من كمية التريهالوز وهو أحد أنواع السكر الذي لا تراكمه معظم النباتات الأرضية بمستويات مرتفعة. وتستخدم هذه النباتات هذا السكر لتنظيم مسارات موت الخلية المبرمج
وموت الخلية المبرمج هو عملية تحدث في كل المخلوقات. وتقرر هذه العملية ما إذا كانت خلية ما ستعيش او تموت ويحدث ذلك خلال النمو أو استجابة للشدائد
ففي البشر يساعد موت الخلية المبرمج على تشكيل أصابع ايدينا وأرجلنا بحيث يأمر الخلايا الموجودة بين الأصابع بالموت بينما تنقسم وتنمو الخلايا المحيطة بها لتشكل أصابعنا
يُعتقد ان موت الخلايا المبرمج يساعد المخلوق على البقاء من خلال التضحية ببعض الخلايا بصورة منضبطة بحيث تحد من عدد الخلايا التي تموت بلا انضباط. ومن المعلوم ان كل شدة تفضي إلى الموت فإذا استطعنا التحكم بقرار مسارات موت الخلية المبرمج قد يصبح بالإمكان توليد محاصيل تتحمل الكثير من الشدائد مثل الجفاف والحرارة والملوحة والأوبئة التي تسببها الفطور وكائنات ممرضة أخرى.
ومع هذه المعلومات هل نستطيع نقل خصائص البقاء الموجودة لدى نباتات النشور إلى المحاصيل؟
إطعام بشر أكثر.
وصل عدد سكان العالم اليوم إلى ما يقرب من 7.5 مليار إنسان ومن المتوقع ان يصل إلى 10 مليار إنسان بحلول عام 2050
ومن أجل إطعام هذا العدد الهائل من البشر يتوجب علينا إنتاج غذاء خلال الخمسين عاماً المقبلة أكثر مما انتجنا خلال الـ 10000 عاماً الماضية مجتمعة
ويوازي ذلك زيادة 70% في الإنتاج الزراعي.
هل سنتمكن من زيادة موارد الغذاء لتلبية هذا الطلب دون تدمير البيئة؟
تستخدم الزراعة 70% من مواردنا المائية العذبة على مستوى العالم ولكن انتاج 1 كغ من البروتين الحيواني يستهلك 100 ضعف حجم الماء اللازم لإنتاج 1 كغ من الكتلة النباتية. لان الحيوانات تحتاج للماء مباشرة إضافة إلى النبات كعلف. ولذلك يضاف الماء اللازم لإنتاج علف الحيوان إلى الاحتياج المائي اللازم لإنتاج البروتين الحيواني.
هل نستطيع العيش على البروتينات ذات المنشأ النباتي وحدها؟
توفر النباتات ذات المحتوى المرتفع من البروتين مثل البقول والحبوب القطاني الاجابة على هذا السؤال
فالبقوليات نباتات تنتج ثماراً داخل قرون ونعني بحبوب القطاني البذور الجافة للبقول. تعتبر حبوب القطاني مثل الحمص والعدس والفول والفول المونج من الأغذية المهمة ذات المحتوى العالي من البروتين والالياف والمعادن الاساسية مثل الحديد وحمض الفوليك ومجموعة اخرى من فيتامينات ب
وكغيرها من المحاصيل تتعرض الحبوب البقولية للجفاف وشدائد بيئية أخرى.
ماهي امكانية تحسين تحمل الشدائد لدى حبوب البقول ؟
باستخدام ملاحظتنا بان تراكم التريهالوز يحفز مسارات البقاء قمنا بنقل مورث(جين) وحيد من مسار بقاء لدى نبات نشور استرالي إلى نبات الحمص وقيمنا تحمل النبات للشدائد
أظهرت التجارب الأولية في البيوت الزجاجية أن نباتات الحمص المحورة وراثياً متحملة للجفاف والملوحة والحرارة إضافة لمقاومتها لفطر العفن الرمادي الذي يتشكل على ثمار الفراولة عندما تترك خارج الثلاجة
كما أنها تنتج كميات أكبر من السكر عالي الجودة وثماراً أكبر حجماً
ورغم انها لا تزال في مراحلها الاولى تظهر هذه التجارب امكانية كامنة هائلة لنقل خاصية تحمل الشدائد من نباتات النشور إلى المحاصيل دون التأثير على معدلات النمو والإنتاج.
وربما نتمكن في المستقبل وباستخدام تقنيات تصحيح المورثات المطورة حديثاً من تطوير محاصيل متحملة للشدائد تستطيع الاستمرار في العطاء رغم الظروف البيئية الشديدة والجفاف .
# بقلم: د. بريت ويليامز (باحث في جامعة كوينسلاند. أستراليا)
و د. ساجاديفان موندري(مدير مركز المحاصيل الاستوائية والسلع الحيوية والجفاف والملوحة في جامعة كوينسلاند.أستراليا
# سفيربرس ـ ترجمة م . إبراهيم عبدالله العلو
المصدر:
AUSTRALIAN SCIENCE
MARCH, APRIL 2017
رابط الجزء الأول لنباتات النشور(1):
