الأسرار الجينية للقطن ستجعله أكثر قدرة على التكيف مع المناخ

يعد القطن جزءًا لا يتجزأ من الحياة اليومية، حيث يُستخدم في كل شيء بدءًا من الملابس وحتى أغطية الأسرة، ومع تفاقم تغير المناخ، يواجه مزارعو القطن خطر انخفاض الغلة بسبب تحديات مثل الجفاف والحرارة.

ومع ذلك، تقدم الأبحاث الجديدة الأمل في تطوير أصناف من القطن مقاومة للجفاف.

الإنتاج العالمي للقطن

وأشار مؤلفو الدراسة إلى أن القطن المرتفع ( Gossypium hirsutum L ) هو الألياف النسيجية المتجددة الأولى في العالم، وهو يدعم صناعة بمليارات الدولارات بإنتاج عالمي يبلغ 120.2 مليون بالة من القطن.

“إنه محصول مهم اقتصاديًا كبيرًا، حيث يُزرع القطن المرتفع على مساحة تبلغ نحو 50 ألف هكتار، وخاصة في البيئة شبه القاحلة في الصحراء المنخفضة باستخدام الري السطحي لتكملة هطول الأمطار المحدودة “، كما كتب الباحثون.

تغير المناخ ومخاطر الجفاف

وأشار الخبراء إلى أن التقلبات المناخية المتزايدة هي المسؤولة عن ارتفاع درجات الحرارة في الصيف، مع ارتفاع درجات الحرارة خلال النهار والليل إلى ما يزيد كثيرا عن الحد الحراري الأمثل (30/22 درجة مئوية) للمحصول، وأنماط هطول الأمطار المنخفضة وغير المنتظمة التي تعرض نباتات القطن لخطر متزايد من الجفاف.

“ولذلك، فإن الكشف عن الآليات الفسيولوجية الوراثية التي تنظم استجابة القطن للظروف القاحلة يشكل أهمية أساسية”، كما كتب الباحثون.

“وعلى وجه التحديد، يمكن الاستفادة من هذه المعلومات لتطوير أصناف قطنية متميزة جديدة ذات قدرة أفضل على التكيف مع الظروف المناخية الأكثر حرارة وجفافاً والتي من المتوقع ظهورها في المستقبل القريب.”

محصول القطن

كيف يستجيب القطن للإجهاد المائي

وفي دراستهم الأخيرة، التي نشرت في مجلة Plant Biotechnology Journal ، قام الفريق بفحص كيفية استجابة 22 نوعًا من القطن المرتفع لظروف الجفاف في الصحراء المنخفضة في أريزونا.

تمكن الباحثون من تحديد جينين تنظيميين رئيسيين، GhHSFA6B-D و GhDREB2A-A، وهما ضروريان لمساعدة نباتات القطن على إدارة الإجهاد المائي مع الحفاظ على إنتاج الألياف.

تعمل هذه الجينات كموصلات، حيث تعمل على تنسيق الجينات الأخرى المشاركة في الاستجابة للجفاف وتطور الألياف.

تحمل الإجهاد وإنتاج الألياف

قال أندرو نيلسون، المؤلف المشارك في الدراسة والأستاذ المساعد في معهد بويس تومسون: “كنا متحمسين لاكتشاف هذا الارتباط المباشر بين تحمل الإجهاد والحفاظ على إنتاجية الألياف”، “ويبدو أن نباتات القطن قد طورت مع مرور الوقت هذه الآلية التنظيمية لمساعدتها على التكيف مع الظروف الجافة مع الاستمرار في إنتاج الألياف ذات الأهمية الاقتصادية الكبيرة.”

وكان أحد الاكتشافات الجديرة بالملاحظة بشكل خاص يتعلق بالجين GhIPS1-A، الذي ينتج إنزيمًا يساعد في حماية النباتات من الإجهاد الناجم عن الجفاف.

ولاحظ الباحثون أن نسخة واحدة فقط من هذا الجين، الموروث من أسلاف نبات القطن الأفريقية، تستجيب للجين التنظيمي GhHSFA6B-D، ويشير هذا إلى أن قدرة نبات القطن على مقاومة الجفاف لها جذور تطورية عميقة، تسبق تدجينه .

محصول القطن

إنتاج الألياف في النباتات التي تعاني من الجفاف

وكشفت الدراسة أيضًا عن وجود تباين جيني صغير بالقرب من جين GhIPS1-A والذي يبدو أنه يؤثر على إنتاج الألياف في ظل ظروف محدودة المياه.

وأشار ديوك باولي، الأستاذ المشارك في جامعة أريزونا والمشارك في الدراسة، إلى أن “هذا التغيير في حرف واحد من الحمض النووي كان مرتبطًا بزيادة إنتاج الألياف في النباتات التي تعاني من الجفاف”.

وأضاف: “قد تكون مثل هذه الاختلافات الجينية الصغيرة أهدافًا قيمة للمربين الذين يتطلعون إلى تطوير أصناف قطن أكثر مرونة”.

ونظراً لتكرار حالات الجفاف وشدتها بسبب تغير المناخ، فإن تطوير أصناف القطن التي يمكن أن تنمو باستخدام كميات أقل من المياه أمر بالغ الأهمية.

ويقدم البحث رؤى قيمة وأهدافاً وراثية لتوجيه جهود التربية هذه، كما يؤكد على أهمية الحفاظ على التنوع الوراثي بين أصناف القطن، حيث يؤكد نطاق الاستجابات للجفاف التي لوحظت على الحاجة إلى القدرة على التكيف في المحاصيل التي تواجه ظروفاً متغيرة.

آلية تنظيمية محفوظة عبر الزمن

وبحسب الخبراء، يبدو أن الآلية التنظيمية المتخصصة التي حددوها في هذه الدراسة قد ظهرت في القطن قبل فترة طويلة من تدجينه، وهو ما يعكس على الأرجح آلية استجابة للإجهاد محفوظة تطورياً، مماثلة لتلك التي لوحظت في نبات أرابيدوبسيس.

ومع ذلك، يبدو أن هذه الآلية خضعت لانتقاء إضافي بعد التطور من أجل توفير مزايا تطورية في ظل ظروف محدودة المياه.

ولا يزال هناك حاجة إلى إجراء المزيد من البحوث لتوضيح هذه الآليات وتطوير أساليب التربية المناسبة للأزمة البيئية المستمرة.

القطن

التأثيرات الأوسع للدراسة

في عالم يعاني من التحديات البيئية، يعد فهم كيفية استجابة المحاصيل الحيوية مثل القطن للضغوط على المستوى الجزيئي أمرًا حيويًا.

لا تساهم هذه الدراسة في تعزيز المعرفة العلمية فحسب، بل إنها تضع الأساس أيضًا لزراعة أكثر مرونة واستدامة في ظل تغير المناخ.

الرؤى المكتسبة من هذا البحث ضرورية لضمان استمرار توافر القطن، وهو أحد العناصر الأساسية لصناعة النسيج العالمية، في مواجهة مستقبل بيئي غير مؤكد.