طريقة جديدة لإنتاج نباتات مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة

 كتبت: حبيبة جمال

قال فريق بحثي في جامعات أمريكية وصينية، إنهم اكتشفوا طريقة لمساعدة النباتات على النجاة من الحرارة الشديدة.

ففي ظل تهديد المحاصيل الزراعية حول العالم بسبب ارتفاع درجات الحرارة ، يمكن أن يساعد هذا البحث النباتات على مقاومة تغير المناخ و إذا أمكن تطبيق النتائج على المحاصيل المزروعة بشكل شائع ، فقد يكون ذلك أمرًا حيويًا لحماية الإمدادات الغذائية أثناء موجات الحر.

هل المحاصيل تتأثر بتغير المناخ؟

تتسبب أزمة المناخ في احتمال أن تصل موجات الحر إلى 10 أضعاف في بعض الأماكن في العالم.

يمكن أن تكون موجات الحر قاتلة للمحاصيل الزراعية. عندما تتعرض لدرجات حرارة عالية ونوبات جفاف ، تضعف دفاعات النباتات وتصبح المحاصيل عرضة لهجمات الحشرات ومسببات الأمراض المسببة للأمراض.

يمكن القضاء على كميات هائلة من المحاصيل خلال موجات الحر. وهذا يهدد الإمدادات الغذائية البشرية والنباتات المستخدمة لإنتاج علف الماشية والوقود الحيوي للسيارات.

في شمال إيطاليا ، الذي يقع في قبضة موجة الحر والجفاف ، يتم تدمير محاصيل مثل الأرز والذرة.

ماذا يحدث للنباتات في درجات حرارة عالية؟

قال علماء في جامعة ييل وجامعة كاليفورنيا وبيركلي وجامعة ديوك في الولايات المتحدة وجامعة تاو تشين هواتشونج الزراعية في الصين إنهم اكتشفوا الطريقة الدقيقة التي تسبب بها الحرارة في فشل دفاعات النبات.

أجرى فريق البحث تجارب على نبات يسمى تالي الرشاد ، وهو أحد أفراد عائلة الخردل ، والذي يشيع استخدامه في الاختبارات المعملية العلمية.

درس العلماء هرمون الدفاع عن النبات المعروف باسم حمض الساليسيليك. عندما تكون النباتات مهددة بمرض أو آفات ، تزداد مستويات حمض الساليسيليك بنسبة تصل إلى سبع مرات. هذا يعزز جهاز المناعة في النبات ويساعد على صد الهجوم.

ومع ذلك ، في درجات الحرارة المرتفعة بشكل خاص ، لا تستطيع النباتات زيادة مستويات حمض الساليسيليك ، مما يجعلها بلا حماية في مواجهة مسببات الأمراض أو الحشرات.

وجد العلماء أن هذا هو الحال حتى خلال فترات قصيرة من الحرارة الشديدة.

كيف يمكن للنباتات البقاء  في درجات حرارة عالية؟

حدد العلماء طريقة لمنع هذا الانخفاض في إنتاج حمض الساليسيليك لتقوية مناعة النبات عندما ترتفع درجات الحرارة.

إذا كانوا قادرين على إعادة إنتاج نفس المقاومة للحرارة في المحاصيل الشائعة ، فقد يمنع ذلك الأزمات الغذائية خلال فترات الحرارة الشديدة.

حاول العلماء فهم كيف تشعر النباتات بالحرارة وبحثوا عن طريقة لتغيير هذا المعنى.

قضى الفريق سنوات في دراسة نباتات النبات ، وهي خلايا تعمل كمقاييس درجة حرارة داخلية وتخبر النبات متى يبدأ النمو والازدهار خلال طقس الربيع الدافئ.

لقد جربوا النباتات حيث تم تعديل الكروميات النباتية لتكون نشطة باستمرار ، ولكن حتى هذه النباتات عانت من دفاعات ضعيفة عند تعرضها لدرجات حرارة عالية.

انتقل الفريق إلى “تسلسل الجيل التالي” بدلاً من ذلك ، لدراسة جينات النبات في درجات حرارة متفاوتة.

اكتشفوا أن العديد من الجينات التي “توقفت عن العمل” في درجات حرارة عالية يتحكم فيها جين رئيسي يسمى CBP60g.

عندما أصبح CBP60g شديد السخونة وتوقف عن العمل ، منع أيضًا إنتاج البروتين الذي سمح للنبات بتوليد المزيد من حمض الساليسيليك. على هذا النحو ، تحت الضغط الحراري ، تم اختراق مناعة النبات.

وجد العلماء أنهم إذا ابتكروا جيلا متحورًا مع تشغيل الجين CBP60g بشكل دائم ، فسيكون النبات قادرًا على الحفاظ على نظام الدفاع الخاص به ومنع الهجمات حتى في درجات الحرارة المرتفعة.

هل يمكن للنباتات المقاومة للحرارة أن تساعد في أزمة الغذاء؟

التحدي الآن هو نقل هذه المقاومة الحرارية إلى المحاصيل الغذائية الشائعة.

تؤدي النباتات مثل الطماطم والأرز وبذور اللفت أداءً مشابهًا لأداء حب الرشاد تحت ضغط الحرارة. يختبر العلماء الآن بذور اللفت باستخدام نظام الطفرات CBP60g، ويقول، ون إن النتائج إيجابية.

إذا كانت الطفرة الجينية تعمل بشكل مشابه في المحاصيل الشائعة الأخرى ، فقد يعني ذلك ضمان بقاء غلة المحاصيل الغذائية متسقة حتى في درجات الحرارة المرتفعة.

لا يوجد ما يشير إلى أن استخدام الطفرة الجينية على المحاصيل من شأنه أن يغير نكهة الطعام المنتج أو يشكل أي خطر على المستهلكين.