محاصيل المستقبل.. نوع من البطاطس يواجه موجات الحر الشديدة وزيادة في الإنتاج

قد تكون البطاطس هي المفتاح لمعالجة التحديات التي تفرضها موجات الحر الشديدة والمتكررة، والتي أصبحت أكثر شيوعا في مناطق مختلفة من العالم.

وتلعب هذه المحاصيل المرنة دوراً حاسماً في حماية الإمدادات الغذائية العالمية في ظل استمرار تغير المناخ في تعطيل ممارسات الزراعة التقليدية.

وقالت كاثرين ميتشام هينسولد، المديرة العلمية لمشروع تحقيق كفاءة التمثيل الضوئي المتزايدة (RIPE) في جامعة إلينوي: “نحن بحاجة إلى إنتاج محاصيل يمكنها الصمود في وجه موجات الحر الأكثر تكرارا وشدة إذا كنا نريد تلبية احتياجات السكان من الغذاء في المناطق الأكثر عرضة للخطر من انخفاض المحاصيل بسبب الانحباس الحراري العالمي”.

تحت رعاية هذا المشروع، قام فريق البحث بتصميم نوع من البطاطس لا يتحمل الظروف الجوية القاسية فحسب، بل وينمو فيها أيضًا، مما يعد بأمن غذائي أكبر للعديد من الناس.

نُشرت الدراسة كاملةً في مجلة Global Change Biology .

وعد البطاطس الجاهزة للمناخ

أثناء دراسة آثار الاحتباس الحراري على غلة المحاصيل، وجدت ميتشام هينسولد وفريقها، أن هذا النوع الجديد من البطاطس يمكن أن ينتج زيادة في كتلة الدرنات بنسبة 30% في ظل ظروف موجة الحر مقارنة بنظيراتها التقليدية.

وقالت “إن الزيادة بنسبة 30% في كتلة الدرنات التي لوحظت في تجاربنا الميدانية تظهر وعدًا بتحسين عملية التمثيل الضوئي لتمكين المحاصيل الجاهزة للمناخ”.

ويعمل الفريق تحت مظلة RIPE، وهو مشروع بحثي دولي يسعى إلى معالجة مشكلة ندرة الغذاء العالمية من خلال تعزيز قدرة المحاصيل الغذائية على تحويل طاقة الشمس إلى مادة صالحة للأكل.

منذ إنشائها في عام 2017، حصلت RIPE على دعم من العديد من الكيانات مثل مؤسسة بيل وميليندا جيتس، ومؤسسة أبحاث الأغذية والزراعة، ووزارة الخارجية والكومنولث والتنمية في المملكة المتحدة.

العدو الصامت: التنفس الضوئي

إن التنفس الضوئي هو قضية أساسية تؤدي إلى انخفاض إنتاج المحاصيل. وهو يشير إلى عملية تستهلك الطاقة حيث يتفاعل إنزيم روبيسكو في النبات، والذي يتحمل مسؤولية تثبيت ثاني أكسيد الكربون في جزيئات عضوية، مع الأكسجين بشكل أسرع من تفاعله مع ثاني أكسيد الكربون عندما تكون درجات الحرارة المحيطة مرتفعة.

ويبدو هذا التحدي واضحا بشكل خاص في المحاصيل مثل البطاطس، حيث يمكن لدرجات الحرارة المرتفعة أن تعيق النمو والإنتاجية بشكل كبير.

يؤدي هذا التفاعل إلى إنتاج مادة ثانوية ضارة تسمى الجليكولات، والتي إذا لم يتم التعامل معها، يمكن أن تؤثر بشدة على نمو النبات.

“يعتبر التنفس الضوئي من تكاليف الطاقة الكبيرة التي ينفقها النبات”، كما أوضح ميتشام هينسولد. “إنه يقلل من إنتاج الغذاء حيث يتم تحويل الطاقة إلى استقلاب السموم. كان هدفنا هو تقليل كمية الطاقة المهدرة من خلال تجاوز مسار التنفس الضوئي الأصلي للنبات”.

البطاطس التي يمكن أن تنمو في موجة الحر

ومن خلال إدخال جينين جديدين إلى الحمض النووي للبطاطس، تمكن الفريق من تحسين كفاءة التمثيل الضوئي.

تساعد هذه الجينات، جليكولات ديهيدروجينيز ومالات سينثيز، النبات على استقلاب السموم في البلاستيدات الخضراء (حجرة الأوراق المسؤولة عن التمثيل الضوئي)، مما يلغي الحاجة إلى نقل السموم إلى أجزاء أخرى من الخلية، وهو ما يستنزف الطاقة.

وقد أدى هذا الحل إلى تحقيق مكاسب كبيرة في نمو المحاصيل التجريبية. وتعززت فوائد هذه التعديلات بشكل أكبر في ظل ظروف موجة الحر، مما جعل هذه المحاصيل أكثر قدرة على الصمود في مواجهة تغير المناخ.

في حقل اختبار في عام 2022، أثناء موجة الحر التي تجاوزت باستمرار 95 درجة فهرنهايت (35 درجة مئوية)، أنتجت البطاطس المعدلة وراثيا درنات أكثر بنسبة 30% من المجموعة الضابطة.

المحاصيل المقاومة للاحتباس الحراري

ومن الجدير بالذكر أن الهندسة الوراثية التي أجراها الفريق لم تؤثر على الجودة الغذائية للمحصول .

وأشار دون أورت، أستاذ علم النبات وعلوم المحاصيل في مؤسسة روبرت إيمرسون، ونائب مدير مشروع RIPE، إلى أن “الأمن الغذائي لا يقتصر على كمية السعرات الحرارية التي يمكن إنتاجها، بل يتعين علينا أيضاً أن نأخذ في الاعتبار جودة الغذاء”.

ورغم أن الأمر يتطلب إجراء المزيد من التجارب الميدانية في مواقع متعددة لتأكيد النتائج، فإن النتائج الواعدة التي تحققت في زراعة البطاطس تفتح الباب أمام تطبيق تعديلات مماثلة على محاصيل درنية أخرى.

وقد تشمل هذه التعديلات الكسافا، وهو غذاء أساسي في بعض بلدان أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى، ومن المتوقع أن يتأثر بشدة بارتفاع درجات الحرارة العالمية.

وفي الختام، فإن البحث الذي أجراه علماء من جامعة إلينوي يمثل شعاع أمل في المعركة ضد تغير المناخ.

ومن خلال إنشاء محاصيل لا تقاوم آثار الاحتباس الحراري فحسب، بل وتزدهر أيضًا في ظل هذه الآثار، فإننا نتخذ خطوات نحو مستقبل حيث يتوفر الطعام على كل طاولة، ولا يُترك أحد جائعًا.