تغييرات جينية تحسّن كفاءة محاصيل تتطلب 25٪ فقط من المياه

تستخدم الزراعة 90 % من المياه العذبة في العالم، ومع ذلك لا يزال الإنتاج بحاجة إلى زيادة كبيرة لإطعام السكان المتزايدين في هذا القرن، وللمرة الأولى قام الباحثون بتحسين الكيفية التي يستخدم بها المحصول المياه بنسبة 25 % دون المساس بمحصول النبات.

وقد فعل الخبراء ذلك بتغيير جين واحد فقط موجود في جميع النباتات، وعندما تكون المياه محدودة، فإن هذه النباتات المعدّلة تنمو بشكل أسرع وتنتج أكثر من نظيراتها غير المعدلة، وقد زاد الباحثون من مستويات البروتين الضوئي "بسبس" لهندسة النباتات، وهذا البروتين يخدع النبات إلى إغلاق جزئيا للحفاظ على المياه في حين أن المسام المجهرية في الورقة تسمح للماء بالهروب من خلال عملية "النتح".

وقام الفريق بتحسين كفاءة استخدام المياه في المعمل- وهي نسبة ثاني أكسيد الكربون التي تدخل النبات بجانب نسبة اقل من المياه - بنسبة 25 %، دون التضحية بالتمثيل الضوئي أو الكثرة من التجارب الميدانية، وقال عالم الأحياء النباتية وعلوم المحاصيل، ستيفن لونغ، المدير التنفيذي لشركة "إيكنبيري إندويد": لقد تحسنت غلة المحاصيل بشكل مطّرد على مدى السنوات الستين الماضية، ولكن كمية المياه المطلوبة لإنتاج طن واحد من الحبوب لم تتغير، مما أدى إلى افتراض أن هذا العامل لا يمكن أن يتغير".

وقالت "كاترزينا غلواكا" الباحث في الدراسات ما بعد الدكتوراه الذي قاد هذا البحث في معهد "كارل ر. وويس" للبيولوجيا الجيناتي "كانت هذه النباتات تستهلك أكثر من المياه التي تحتاج إليها، ولكن هذا لن يستمر"، فيما قد زاد تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لدينا بنسبة 25 % في السبعينات، وهناك أربعة عوامل يمكن أن تؤدي إلى فتح الأوعية وإغلاقها هى "الرطوبة، وثاني أكسيد الكربون في النبات، ونوعية الضوء وكمية الضوء"، وأكد الدكتور لونغ، وهو أيضا أستاذ علوم المحاصيل في جامعة لانكستر أن "التطور لم يواكب هذا التغيير السريع، لذلك أعطاه العلماء يد العون".

وفي هذه الدراسة، اختبر الفريق فرضيتهم باستخدام التبغ، وهو محصول نموذجي أسهل في التعديل وأسرع لاختباره مقارنة بالمحاصيل الأخرى، يقول الباحثون أنها سوف تطبق اكتشافاتهم لتحسين كفاءة استخدام المياه للمحاصيل الغذائية واختبار فعاليتها في الحد من المياه.

وأوضح المؤلف المشارك الأول "جوهانس كرومديجك" الباحث في مرحلة ما بعد الدكتوراه في معهد الدراسات الدولية: "أن جعل النباتات المحصولية أكثر كفاءة في ترشيد المياه يمكن القول إن التحدي الأكبر بالنسبة لعلماء النباتات الحاليين والمستقبليين", بينما يشكّل البحث الذي نُشر في مجلة "ناتشر كوميونيكيشنز" جزء من مشروع البحث الدولي "لتحقيق زيادة الكفاءة التمثيلية".