تمكن فريق بحث دولي بالتعاون مع باحثين من جامعة تل أبيب من عزل ثلاثة جينات من النباتات البرية لمقاومة فطريات الصدأ التي تسبب أخطر الأمراض التي تدمر محاصيل القمح في العالم. أصبح عزل الجينات ونقلها إلى القمح ممكنا بفضل سلسلة من التطورات التكنولوجية، التي تختصر بشكل كبير مقدار الوقت اللازم لتحديد وعزل الجينات من النباتات البرية ونقلها إلى النباتات المزروعة
تمكن فريق بحث دولي بالتعاون مع باحثين من جامعة تل أبيب من عزل ثلاثة جينات من النباتات البرية لمقاومة فطريات الصدأ التي تسبب أخطر الأمراض التي تدمر محاصيل القمح في العالم. وأصبح عزل الجينات ونقلها إلى القمح ممكنا بفضل سلسلة من التطورات التكنولوجية، التي تختصر بشكل كبير مقدار الوقت اللازم لتحديد وعزل الجينات من النباتات البرية ونقلها إلى النباتات المزروعة.
وتم عزل الجينات الثلاثة الجديدة من نباتات برية قريبة من القمح، وهي جزء من مجموعة البذور المحفوظة في بنك الجينات الذي يحمل اسم عائلتي ليبرمان وأوكينو في معهد أبحاث الحبوب في كلية علوم الحياة بجامعة تل أبيب. اثنان من الجينات يعطيان النباتات لقاحًا ضد مرض صدأ قصب السكر، وقد تم عزلهما من قبل فريق بحث دولي بقيادة باحثين من المملكة المتحدة. أما الجين الثالث فقد تم عزله من قبل باحثين من جامعة تل أبيب، وهو يمنح النباتات مقاومة لمرضين مختلفين – صدأ الأوراق والصدأ المخطط، وهما مرضان يزدادان سوءا بسبب ارتفاع درجات الحرارة العالمية. وبحسب البروفيسور أمير شارون، رئيس معهد أبحاث الحبوب، فإن عزل الجينات الثلاثة أصبح ممكنا بفضل الاختراقات التكنولوجية، والتي سيتم استخدامها لعزل جينات إضافية لمجموعة متنوعة من السمات، مثل الإنتاجية العالية ومقاومة المناخ. وسيتم استخدامها لتطوير أصناف قمح عالية الإنتاجية مقاومة للأمراض والآفات والظروف البيئية.
ويوضح الفريق البحثي في المعهد أن القمح يوفر حاليا نحو 20% من مجمل السعرات الحرارية والبروتين الذي تستهلكه البشرية، وتصل إلى 50% في بعض أنحاء العالم. أثناء زراعة وزراعة القمح، انخفض التنوع الوراثي لأصناف القمح، وأصبحت عرضة للأمراض والآفات والمخاطر المناخية. تتزايد الحاجة إلى إنتاج أصناف القمح التي يمكن أن تنمو في الظروف البيئية والجوية القاسية والتعامل مع الأمراض والآفات مع تفاقم أزمة المناخ. "تماما كما يحمل كل واحد منا جزءا صغيرا فقط من جينات أجداده، فإن القمح المزروع لا يحتوي إلا على حفنة من إجمالي الحمل الجيني لأسلافه. منذ أن ولد القمح في منطقتنا، فإن النباتات البرية من عائلة الحبوب التي تنمو في منطقتنا هي أسلاف القمح المزروع وتحتوي على مجموعة غنية من الخصائص اللازمة لزراعة أصناف القمح المحسنة. يشرح البروفيسور شارون.
"على مر السنين، تم بالفعل نقل السمات من النباتات البرية إلى القمح، ولكن معظم الإمكانات الوراثية لم يتم استخدامها بعد، لأن عزل جين واحد قد يستغرق أكثر من عشر سنوات. وقد حدث في الآونة الأخيرة عدد من الإنجازات، أبرزها التقدم في تقنيات التسلسل الجيني والتطورات في مجال المعلوماتية الحيوية، والتي من خلالها يمكننا اليوم عزل جينات جديدة في أقل من عام. وهكذا، في العام الماضي فقط، تم عزل الجينات الثلاثة التي تمنح المقاومة ضد أمراض الصدأ من مادتنا. ومن خلال زرع الجينات التي عزلناها من النباتات البرية في أصناف القمح المزروعة، سيكون من الممكن تقليل الأضرار الناجمة عن الأمراض دون الحاجة إلى المبيدات الحشرية، وبالتالي المساعدة في زيادة الغلة وحماية البيئة. بالإضافة إلى الأمراض، نتعاون مع باحثين في إسرائيل وفي جميع أنحاء العالم، الذين يعملون على عزل الجينات لخصائص أخرى مثيرة للاهتمام من موادنا. على سبيل المثال، بالتعاون مع باحثين من جامعة بئر السبع، تم مؤخرًا عزل جينات من القمح البري، مما يمنح القمح مقاومة للآفات، وفي معهدنا حددنا جينًا جديدًا من نباتات القمح، والذي يمكن أن يمنح مقاومة للجفاف.
ويضيف البروفيسور شارون أنه بالتزامن مع طرق عزل الجينات الجديدة، تم إحراز تقدم كبير في مجال التكنولوجيا الحيوية، وخاصة في تقنيات نقل الجينات والتحرير الجيني. تتيح هذه التقنيات إمكانية زرع جينات جديدة في النباتات المزروعة وكذلك تغيير جينات القمح الأصلية لمنحها خصائص جديدة. قام المعهد بتطبيق التقنيات الجديدة واليوم يقدم خدمات تحويل القمح والتحرير الوراثي للجامعات والشركات التجارية الأخرى أيضًا.
"بدعم من كبير العلماء في وزارة الزراعة والمركز الإسرائيلي للتحرير الجينومي في الزراعة، قمنا بتأسيس مركز للتحويل والتحرير الجيني للقمح في معهد أبحاث الحبوب. يعد هذا إنجازًا مهمًا، لأنه حتى الآن لم يكن من الممكن إجراء تحويل فعال للقمح هنا في إسرائيل. وباستخدام هذه التكنولوجيا يمكننا نقل جينات جديدة، واستخدام أساليب التحرير الجيني لإعطاء سمات جديدة للقمح. "نحن نستخدم الأنظمة التي أنشأناها لتعزيز الأبحاث التي يتم إجراؤها في المعهد، وكذلك مساعدة الشركات والباحثين من المؤسسات الأخرى في إسرائيل، الذين يحتاجون إلى هذه التكنولوجيا"، يقول البروفيسور شارون.
ويختتم البروفيسور شارون قائلاً: "يحتوي بنك الجينات لدينا اليوم على أكثر من 17,000 بذرة من 20 نوعًا مختلفًا من الحبوب البرية، والتي تم جمعها في جميع أنحاء إسرائيل خلال الخمسين عامًا الماضية. ما يميز المجموعة هو العدد الكبير من الأنواع التي تنتمي إلى أقارب القمح المزروع، وحقيقة أن جزءًا كبيرًا من النباتات تم جمعها في موائل لم تعد موجودة بسبب التطور الحضري المتسارع الذي شهدته إسرائيل. هذه المجموعة هي في الواقع قبو من الجينات اللازمة لإنتاج أصناف قمح عالية الإنتاجية ذات قدرة محسنة على مواجهة تحديات تغير المناخ. إن التقنيات الجديدة هي مفتاح الأمان: فبواسطتها يمكننا الآن تحديد موقع الجينات التي نحتاجها واسترجاعها بسرعة ونقلها إلى القمح."
