علماء يبحثون عن قمح مقاوم للجفاف، “الكأس المقدسة” للزراعة

يعمل عالم الأحياء النباتية ماركوس صموئيل منذ أكثر من عقد من الزمن على تحسين قدرة المحاصيل على التكيف مع المناخ.

وفي مشتله البحثي بجامعة كالجاري، يستخدم أحدث تقنيات تحرير الجينات لإنتاج أنواع أكثر صلابة من النباتات قادرة على تحمل تقلبات درجات الحرارة، والفيضانات، والصقيع.

لكن بينما كان يعمل في زراعة الكانولا والبازلاء ومحاصيل أخرى، ربما كان الجزء الأكثر مراوغة وإثارة من عمله هو البحث عن قمح مقاوم للجفاف.

“إنها بالتأكيد الكأس المقدسة. قال صموئيل: “أعتقد أن هذا كان من أصعب الأمور التي يجب حلها”.

صامويل هو مجرد واحد من العديد من العلماء في كندا وفي جميع أنحاء العالم الذين يسعون إلى تطوير سلالة قمح مقاومة للجفاف.

وسيكون هذا أحد أكبر الانتصارات في مجال البحوث الزراعية، إذا تم تحقيقه.

يعد القمح أكثر أنواع الحبوب زراعةً على نطاق واسع، حيث يحتل 17 في المائة من إجمالي الأراضي المزروعة في العالم، وفقًا لمركز أبحاث التنمية الدولية، وهو مؤسسة تابعة للتاج الفيدرالي. وهو غذاء أساسي لنحو 35 في المائة من سكان العالم، ويوفر سعرات حرارية وبروتينات في النظام الغذائي العالمي أكثر من أي محصول آخر.

ومع ذلك، يعتبر القمح نباتاً “أكثر عطشاً” من المحاصيل الأساسية الأخرى مثل الذرة والأرز وفول الصويا، مما يجعله أكثر عرضة لنقص المياه. ويقدر معهد الموارد العالمية ومقره واشنطن العاصمة أنه بحلول عام 2040، سيكون ما يقرب من ثلاثة أرباع إنتاج القمح العالمي مهددا بسبب الجفاف والضغط على إمدادات المياه الناجم عن تغير المناخ.

قال سانتوش كومار، وهو مربي قمح يعمل في مجال مقاومة الجفاف لصالح منظمة الزراعة والأغذية الزراعية الكندية في براندون بولاية مانشيستر، إنه يشعر أحيانًا وكأنه في سباق مع الزمن.

وقال كومار: “عندما من المتوقع أن يتضاعف عدد سكان العالم بحلول عام 2050، فإننا بحاجة إلى إطعام الناس”. “إذا لم نزرع ما يكفي من القمح، فسيكون هناك نقص في الغذاء.”

في حين أنه لن يتمكن أي قمح من البقاء على قيد الحياة في ظروف انعدام المياه، فقد وجد العلماء أن نباتات القمح ذات سمات معينة – مثل الجذور الأطول والأعمق – لديها فرصة أفضل للبقاء على قيد الحياة في ظروف المياه المنخفضة.

ومن الممكن، باستخدام طرق تربية النباتات التقليدية، عزل النباتات التي تتمتع بهذه السمات المرغوبة وتهجينها مع نباتات أخرى مختارة لإنشاء أصناف جديدة أكثر مقاومة للجفاف.

لقد تم تحقيق المكاسب. إن القمح الذي يزرعه المزارعون الكنديون اليوم أصعب وأكثر صلابة من القمح الذي كان موجودًا قبل 100 عام. لكن العملية تظل بطيئة للغاية، وتتطلب سنوات من التجارب الميدانية.

ويظل القمح الذي يتحمل الجفاف حقيقة بعيد المنال، حتى مع أن الحاجة إليه أصبحت أكثر إلحاحا بسبب تغير المناخ. وشهدت كندا، على سبيل المثال، انخفاضًا إجماليًا في إنتاجها من القمح بنسبة 40 في المائة تقريبًا على أساس سنوي في عام 2021 بسبب الحرارة الشديدة والجفاف في البراري.

وأثر الجفاف على إنتاج القمح الكندي مرة أخرى في العام الماضي، عندما شهد المزارعون انخفاضًا في المحاصيل بنسبة 12 في المائة عن مستويات عام 2022، وفقًا لهيئة الإحصاء الكندية.

أحد الأسباب التي تجعل العلم لم يتمكن من حل المشكلة بعد هو التعقيد الهائل لنبتة القمح نفسها. إن جينوم القمح ضخم، ويحتوي على حمض نووي أكبر بخمس مرات من الجينوم البشري.

إن البحث عن سمات أفضل للقمح أصعب بكثير من العمل مع محصول ذي سمات وراثية أبسط.

وقال كومار: “إن الأمر يشبه حل لغز مكون من 50 قطعة مقابل 10000 قطعة”.

أخيرًا، رسم العلماء الدوليون خريطة كاملة لجينوم القمح في عام 2018، وهو إنجاز أدى إلى تطورات حديثة باستخدام الأبحاث الجينية.

وكان الحدث الأكثر دراماتيكية هو إعلان عام 2020 عن قيام العلماء الأرجنتينيين بتطوير أول قمح معدل وراثيا، والذي يتضمن جينة مقاومة للجفاف من نبات عباد الشمس.

لم تتم الموافقة على زراعة القمح الأرجنتيني أو تناوله في كندا، ولا تزال العديد من الأسواق حول العالم معادية للمحاصيل المعدلة وراثيًا. لكن تحرير الجينات أقل إثارة للجدل من التعديل الوراثي واسع النطاق، وفي هذا المجال يحقق العلماء الكنديون – مثل صامويل من جامعة كاليفورنيا – خطوات واسعة.

على عكس التعديل الوراثي واسع النطاق، لا يتضمن تحرير الجينات ربط المواد الوراثية من أنواع مختلفة معًا. وبدلاً من ذلك، فهي طريقة دقيقة تسمح للعلماء بإجراء تغييرات صغيرة ومستهدفة على تسلسل الحمض النووي.

وفي عام 2021، خففت الحكومة الكندية قواعدها بشأن المحاصيل المعدلة وراثيا، قائلة إن البذور التي تم إنتاجها باستخدام التكنولوجيا آمنة ولا تتطلب تقييمات خاصة من قبل وزارة الصحة الكندية والوكالة الكندية لتفتيش الأغذية.

وقالت إلين سباري، رئيسة مجموعة Seeds Canada الصناعية، إن هذا القرار يعد علامة فارقة من شأنها تسريع وتيرة البحث عن قمح مقاوم للجفاف.

لكنها قالت إن السلالة الواعدة التي يتم اكتشافها في مختبر أبحاث غدًا ستظل تتطلب عدة سنوات من الاختبار والعمل التنظيمي قبل أن ينتهي بها الأمر في أيدي المزارعين.

وأضافت أنه لهذا السبب من المهم أن يحصل العلماء على التمويل العام والخاص الذي يحتاجونه للعمل في أسرع وقت ممكن، حتى يمكن اكتشاف الكأس المقدسة للزراعة قبل أن تتسبب أزمة المناخ في خسائر فادحة.

“إنها ليست مسألة “هل يمكننا أن نفعل ذلك؟” وقال سباري: “إنها مسألة مدى السرعة التي يمكننا بها القيام بذلك من أجل مواجهة التحديات التي نواجهها”.

& نسخة 2024 الصحافة الكندية