نجح باحثون من جامعة تل أبيب في تحديد تسلسل جينوم القمح البري. وفي البحث تم اكتشاف طفرات تسمح للإنسان بزراعة القمح لمدة 10,000 آلاف سنة
نحن جميعا على دراية بالمنظر المذهل لحقل القمح الذي ينتظر الحصاد، وكله يقف منتصبا ومحملا بالحبات. يُزعم أنها واحدة من أقدم المعالم السياحية وأكثرها طبيعية في العالم. حسنًا، اتضح أن الأمر ليس كذلك: وفقًا للعلماء، فإن المحاصيل المجمعة هي نتاج زراعة الإنسان للقمح مع تطور الزراعة، منذ حوالي 10,000 عام فقط. وهذه الميزة هي الفرق الرئيسي بين القمح المزروع الذي يحصده الإنسان، وأجداده، القمح البري - الذي تتكسر سنابله وتنشر البذور في كل الاتجاهات، بحيث تنبت على مسافة ما من بعضها البعض في اليوم التالي. موسم الأمطار.
في دراسة رائدة، نجح الباحثون في معهد أبحاث الحبوب التابع لكلية علوم الحياة بجامعة تل أبيب، بقيادة الدكتور عساف ديستلفيلد، في تحديد تسلسل جينوم القمح البري، وتحديد موقع اثنين من الطفرات الجينية المسؤولة عن خاصية القمح البري. الشوفان مجتمعة. يقول الدكتور ديستلفيلد: "لقد وجدنا أن هاتين الطفرتين موجودتان في جميع أصناف القمح المزروع التي تزرع في جميع أنحاء العالم اليوم، ولكنها غير موجودة في القمح البري". "كلا الطفرتين تشبهان الشعار، العلامة التجارية للقمح المزروع."
تم إجراء البحث مع شركة NRGene الإسرائيلية في مينا زيونا، ومع مختبرات رائدة في ألمانيا وإيطاليا وكندا وإسرائيل والولايات المتحدة الأمريكية. تم نشره في المجلة العلمية علوم - واحدة من أرقى وأهم في العالم.
بداية البحث في تكسير جينوم القمح البري بمساعدة خوارزمية مبتكرة من شركة NRGene Menes Ziona الإسرائيلية. "يعتبر جينوم القمح واحدًا من أكثر الجينات تعقيدًا في الطبيعة - 17 مليار وحدة بناء (نيوكليوتيدات/حروف) في قمح الخبز و12 مليار في القمح البري والقمح القاسي (المعكرونة) - مقارنة بـ 3 مليار فقط في الجينوم البشري". يقول الدكتور ديستيلفيلد. "خلال العقد الماضي، حاول الباحثون في جميع أنحاء العالم، مدعومين بميزانيات ضخمة، تحديد تسلسل جينوم القمح، لكن النتائج كانت جزئية فقط. لقد أتاحت لنا تكنولوجيا NRGene في جامعة تل أبيب، بميزانيات محدودة نسبيًا، أن نتمكن أخيرًا من حل لغز جينوم القمح البري.
يوضح طالب الدكتوراه راز أفني، أحد مؤلفي الدراسة: "عندما تقوم بتسلسل الحمض النووي باستخدام التكنولوجيا التقليدية، تحصل على عدد كبير من تسلسلات الحمض النووي القصيرة، يبلغ طول كل منها 250 وحدة بناء (حرف). سمح لنا برنامج NRGene ببناء تسلسلات أطول بكثير من هذه التسلسلات القصيرة - 7,000,000 وحدة بناء في المتوسط. الآن أردنا ترتيب التسلسلات الطويلة بالترتيب الصحيح، من أجل بناء الجينوم الكامل. ولهذا الغرض، قمنا بتطوير في مختبرنا ما يعرف علميًا بـ "السكان الوراثيين": 150 فردًا ينحدرون من أبوين، القمح المزروع والقمح البري. لقد رسمنا خريطة لهذه المجموعة بمساعدة آلاف من العلامات الجينية، وأنشأنا منها نوعًا من "المراسي"، التي حددت الترتيب الذي تم به تجميع التسلسلات الطويلة. وفي النهاية، قمنا ببناء حوالي 90% من جينوم القمح البري: حوالي 10.5 مليار وحدة بناء تحتوي على 65,000 جين (مقارنة بـ 20,000 جين في الجينوم البشري)."
والآن طرح الباحثون السؤال التالي: ما هو دور الجينات المختلفة، وقبل كل شيء، ما هي الجينات المسؤولة عن الخصائص التي ينفرد بها القمح؟ يقول الدكتور ديستلفيلد: "إن السمة الأولى التي بحثنا عنها في الجينوم هي تلك التي تميز القمح المزروع عن القمح البري: اتحاد البذور في السنابل مقابل تفكك السنابل وانتشار البذور". "ولهذا الغرض، قمنا بتقسيم مجتمعنا الوراثي إلى عدة مجموعات: النباتات التي ورثت سمة الارتباط المحصولي، مقارنة بتلك التي تتحلل محاصيلها أو تتحلل جزئيًا. وكشفت المقارنة بين الحمض النووي للمجموعات المختلفة عن طفرتين محددتين، لا توجد إلا في القمح مع الشوفان المدمج".
وللتأكد من أن هذه هي بالفعل الطفرات المسؤولة عن زراعة القمح في الأيام الأولى للزراعة، قام طالب الدكتوراه موران نيفي بفحص 113 نبات قمح بري من أماكن مختلفة في الشرق الأوسط - من إسرائيل إلى تركيا وإيران والعراق وسوريا. مقابل 94 صنفاً من القمح المزروع من جميع أنحاء العالم. وكانت النتائج واضحة: فقد تم العثور على الطفرتين في جميع أصناف القمح المزروعة، ولم يتم العثور عليها في أي من أصناف القمح البري.
ويخلص الدكتور ديستلفيلد إلى القول: "بالنسبة لنا، هذه ليست سوى الخطوة الأولى". "باستخدام الأدوات التي لدينا اليوم، والتي تم توزيعها في جميع أنحاء العالم، يمكننا أيضًا تحديد الجينات المسؤولة عن خصائص إضافية في جينوم القمح - مثل القيمة الغذائية، والإنتاج (العائد)، ومقاومة الآفات، ومقاومة الظروف المناخية المتغيرة. كالبرد، والحرارة، والجفاف، وغير ذلك. ومن المتوقع أن تكون هذه المعلومات بمثابة أساس أساسي للتحسين المستقبلي لأصناف القمح التي يزرعها الإنسان - كإجابة مركزية للتحدي الأكثر أهمية: إطعام البشرية في القرن الحادي والعشرين.
