تسخير بحوث الجينوم لصالح الأمن الغذائي في البيئات الهامشية

  • وخلال السنوات الأخيرة أطلق باحثو المركز الدولي للزراعة الملحية (إكبا) عدداً من المشاريع باستخدام تقنيات ونـُهج جينومية. ومن هذه المشاريع دراسات الارتباط على مستوى الجينوم في الكينوا التي أجريت في محطة بحوث المركز في دبي بدولة الإمارات العربية المتحدة، حيث يقوم الباحثون بتحليل ألواح متنوعة للكينوا مخصصة لصفات مختلفة كتحمل شتى مستويات الملوحة وموعد الإزهار وارتفاع النبات وطول النورات والتفرعات، وكذلك الأيام حتى النضوج والغلة البذرية ووزن البذرة والصابونين في البذرة.
  • أما التقنيات الحديثة، ومنها سَلسلة الجينوم وتحديد الطراز المظهري بنتاج عالٍ، فتتيح للخبراء تحليل المجينات الكاملة للنباتات والتعرف على سبل تحسين أشكالها وأحجامها وغلالها وقدرتها على التأقلم.
الثلاثاء, 15 ديسمبر 2020

تواجه الزراعة في البيئات الهامشية معوقات ناجمة من عوامل مختلفة، لعل أبرزها تغير المناخ. فقائمة التهديدات المتربصة بالأمن الغذائي تطول بدءاً من ندرة المياه، مروراً بتملح التربة والمياه، وانتهاءً بالجفاف. أما المجتمعات الريفية المعتمدة على الزراعة في تأمين غذائها ودخلها فتبقى معرضة لخطر أكبر جراء هذه التهديدات قياساً بغيرها من المجتمعات.

ولعل ضعف قدرة المحاصيل الأساسية كالقمح والأرز والذرة على التكيف مع ظروف البيئات القاسية يثير مخاوف حيال استدامة المحاصيل والنـُهج التقليدية المتبعة للتصدي لاحترار الأرض. ما يستدعي بالتالي تحويل التركيز إلى محاصيل غنية بالمغذيات وذات قدرة أكبر على التأقلم، منها على سبيل المثال محاصيل الكينوا والذرة الرفيعة والدخن اللؤلؤي والساليكورنيا وغيرها. إلا أنه يبقى من الأهمية والأولوية تحديد الأصناف الأنسب أو تربية أصناف جديدة تلائم جيداً النظم الزراعية الإيكولوجية المتنوعة. الأمر الذي يدفع الباحثين إلى التركيز على تحسين المحاصيل، ما يُمكّن بالتالي من الجمع بين عدد من الصفات المرغوبة في أصناف جديدة.

بينما كانت الأساليب التقليدية هي المتبعة بشكل رئيسي فيما مضى، والتي غالباً ما كانت تستغرق فترة تنوف على العقد من الزمن، نرى أن التطورات الأخيرة التي شهدتها العلوم في ميادين كعلم الجينوم جاءت لتساعد على متابعة العملية بوتيرة سريعة. فضمن هذه المساعي تعتبر السرعة عاملاً حاسماً نظراً لتسارع تغير المناخ وتفاقم التأثيرات الناجمة عنه والتي باتت أكثر تدميراً للقطاع الزراعي.

أما التقنيات الحديثة، ومنها سَلسلة الجينوم وتحديد الطراز المظهري بنتاج عالٍ، فتتيح للخبراء تحليل المجينات الكاملة للنباتات والتعرف على سبل تحسين أشكالها وأحجامها وغلالها وقدرتها على التأقلم.

وخلال السنوات الأخيرة أطلق باحثو المركز الدولي للزراعة الملحية (إكبا) عدداً من المشاريع باستخدام تقنيات ونـُهج جينومية. ومن هذه المشاريع دراسات الارتباط على مستوى الجينوم في الكينوا التي أجريت في محطة بحوث المركز في دبي بدولة الإمارات العربية المتحدة، حيث يقوم الباحثون بتحليل ألواح متنوعة للكينوا مخصصة لصفات مختلفة كتحمل شتى مستويات الملوحة وموعد الإزهار وارتفاع النبات وطول النورات والتفرعات، وكذلك الأيام حتى النضوج والغلة البذرية ووزن البذرة والصابونين في البذرة.

أما الهدف الرئيسي لهذه الدراسات فيكمن في تحديد المورثات أو مواقع الصفات الكمية (QTL) المسؤولة عن الخصائص الزراعية والكيميائية الحيوية في الكينوا، وتوظيف هذه المعلومات في تسريع تطوير أصناف جديدة متكيفة مع البيئات الهامشية.

إضافة إلى ذلك، يستخدم الباحثون أدوات جينومية لفهم الأساس الوراثي والجزيئي لمقاومة نخيل التمر لسوسة النخيل الحمراء. فرغم تكيف نخيل التمر مع ارتفاع مستويات درجات الحرارة والجفاف والملوحة إلا أنه يبقى سريع التأثر بالآفة المذكورة.

كما يعمل إكبا منذ ۲۰۱۸ مع مجموعة BGI، التي تعد أكبر مؤسسة لبحوث الجينوم في العالم، على تأسيس مرفق متطور لبحوث الجينوم في دولة الإمارات العربية المتحدة. ويضم هذا المرفق المعروف باسم مختبر علوم حياة الصحراء بعضاً من أحدث تجهيزات التكنولوجيا الحيوية، بما في ذلك منصة سَلسلة الجيل التالي. وسيكون لدى المختبر القدرة على إجراء إعادة سلسلة لكامل الجينوم، وتحديد الطراز الوراثي من خلال السلسلة، إلى جانب قدرته على إجراء بحوث المجينات البيئية الشاملة، والنسخ، وسَلسلة RNA الصغير وغيرها من أنواع البحوث.

ومع تنامي حجم التحديات القابعة أمام الزراعة في البيئات الهامشية واتساع نطاقها، ستلعب المحاصيل التي تتسم بمستوى أعلى من التحمل والأغنى بالمغذيات دوراً حاسماً في إنتاج الأغذية. أما المشاريع الخاصة ببحوث المجينات التي ينفذها إكبا فهي مصممة لتسهيل تطوير مثل هذه المحاصيل وإدخالها، ما يزيد من قدرة نظم الأغذية على التأقلم ويرفع من مستوى استدامتها، ما يحسن بالتالي من مستوى الأمن الغذائي والتغذية، وكذلك من مصادر المعيشة لدى المجتمعات الريفية.