يأمل الباحثون في إحداث "ثورة خضراء" جديدة عن طريق تحسين التمثيل الضوئي

Article image
نبتة تبغ معدلة وراثياً وقد اكتسبت طاقة إضافية مكنتها من تحسين النمو بعدما أضاف إليها العلماء حمضاً نووياً من سلالة بكتيرية.
مصدر الصورة: RIPE

صمم مهندسو جينات من إلينويز بالولايات المتحدة نبتات تبغ تنمو بنسبة 40% أكبر من النمو المألوف للنبتة. وإذا تم التوصل إلى تغيرات مشابهة في محاصيل فول الصويا أو البطاطس على سبيل المثال، فسوف يزيد هذا من الإمدادات الغذائية. لكن لن تصل هذه النباتات إلى الحقول إلا بعد سنوات عديدة.

قال فريق من جامعة إلينويز ووزارة الزراعة الأميركية إنه نجح في منح نبات التبغ ما اسماه “بطاقة تقوية للتمثيل الضوئي”، وهو ما يتمثل في مجموعة من التعديلات الجينية تسمح للنبات بتحويل ضوء الشمس إلى طاقة بشكل أعلى فعالية. هذه النباتات المُعدلة جينياً تتمتع بطول أكبر من النباتات العادية، ووزنها أثقل.

ووصفت هيكي سيدروف عالمة النبات بجامعة ولاية نورث كارولينا التي نفذت دراسات معملية متصلة بالابتكار، وصفت الدراسة الجديدة التي نشرتها دورية “ساينس”، بأنها تمثل طفرة كبيرة غير مسبوقة في مجال التجارب من هذا النوع، وقالت: “تؤكد الدراسة إمكانية جني فوائد زراعية حقيقية”.

مصدر الصورة: RIPE

وتحاول جماعات بحثية عديدة في شتى أنحاء العالم تقوية عملية التمثيل الضوئي. وضمن هذه الجهود، يستخدم علماء إلينويز أكثر من 80 مليون دولار قدمتها مؤسسة “بيل وميليندا جيتس” وممولين آخرين أملاً في أن تُحدث الهندسة الوراثية طفرة في عالم الإنتاج الزراعي.

ولقد أظهر علماء الهندسة الوراثية بجامعة إلينويز في عام 2016 كيف يمكن زيادة نمو نبات التبغ 20% أكثر، بواسطة مساعدة النبات في التعامل بشكل أكفأ مع التغيرات في أنساق الضوء والظل.

أما هذه المرة، فقد قدموا نباتات تستخدم طاقة أقل أثناء عملية التنفس الضوئي، وهي العملية التي تستخدمها النباتات في التخلص من السموم وجزيئات الجلايكولايت التي تُراكمها أثناء عملية التمثيل الضوئي. ولتحقيق هذا الإنجاز، كان بول ساوث عالم الكيمياء الحيوية من وزارة الزراعة الأميركية ضمن الفريق، الذي أضاف 16 ألف كود حمض نووي جديد إلى نبات التبغ. تشمل هذه التعديلات الوراثية مسار أكفأ بكثير للتخلص من جزيئات الجلايكولايت، بالاستعانة بشفرة البكتيريا الوراثية.

وقال ساوث: “كنت في البداية متشككاً من هذه الطريقة برمتها، لكن تبين أنها قادرة على إحداث اختلاف كبير”.

ويعمل الباحثون على التبغ لأنه ينمو سريعاً ويسهل تعديله وراثياً. ويقول ساوث إن الفريق قادر حالياً على تحقيق طفرات جينية لنباتات البطاطس وفول الصويا واللوبيا. لكن قد يستغرق الأمر 20 عاماً قبل إثبات قدرة هذه التعديلات على إنتاج غذاء أكثر، وحتى تصدر الموافقات على إنتاج محاصيل جديدة بالبذور المُعدلة.

وقالت سيدروف: “أعتقد أن هذه النوعيات من النباتات ستصل إلى السوق في نهاية المطاف، لكن ما زال الطريق أمامها طويل”.