به گزارش خبرنگار علم و فناوری ایسکانیوز؛ دانشمندان چینی در دستاوردی پیشگامانه که می‌تواند چهره کشاورزی جهانی را تغییر دهد، از گونه جدیدی از برنج مقاوم در برابر تنش رونمایی کرده‌اند که پتانسیل رشد در سخت‌ترین شرایط را دارد.

این کشف که توسط آکادمی علوم چین (CAS) و دانشگاه جیائو تونگ شانگهای توسعه یافته است، می‌تواند راه حلی برای یکی از مهم‌ترین چالش‌های جهانی یعنی گرسنگی باشد. برنج جدید نه تنها نوید افزایش بازده کشاورزی را می‌دهد، بلکه زمین‌های وسیع و قبلاً غیرقابل استفاده را به فضایی حاصلخیز و قابل کشت تبدیل می‌کند.

این پروژه نوآورانه که شاید بتوان آن را بهترین دستاورد ژنتیکی «پساانقلاب سبز» توصیف کرد، بر دستکاری یک هورمون گیاهی به نام «گیبرلین» (Gibberellin) تمرکز دارد. گیبرلین نقش کلیدی در رشد گیاه دارد و محققان با تنظیم آن، گونه‌ای از برنج را توسعه داده‌اند که می‌تواند در برابر عوامل تنش‌زای محیطی مانند شوری خاک مقاومت کند.

گیبرلین چیست؟

گیبرلین یک نوع هورمون گیاهی است که نقش بسیار مهمی در رشد و نمو گیاهان دارد. این هورمون باعث تحریک رشد طولی سلول‌ها و افزایش طول ساقه، کمک به جوانه‌زنی بذرها -مخصوصاً در بذرهایی که نیاز به محرک رشد دارند-، تسهیل فرآیند گلدهی در برخی گیاهان، تأثیر روی تشکیل میوه و افزایش اندازه آن و تنظیم رشد برگ و توسعه اندام‌های مختلف گیاهی می‌شود.

گیبرلین‌ معمولاً در جوانه‌های گیاه، برگ‌های جوان و بذرها وجود دارند، اما محققان این ماده را در آزمایشگاه سنتز یا استخراج می‌کنند تا بتوانند رشد گیاهان را سریع و میوه‌ها و گیاهان درشت‌تری تولید کنند.

این ماده یا به خاک داده می‌شود تا از طریق ریشه جذب گیاه شود، یا بذرها را قبل از کاشت به مدت مشخصی در محلول رقیق‌ شده‌ گیبرلین می‌خیسانند، یا مستقیماً داخل ساقه یا بافت خاصی تزریق می‌کنند یا به صورت موضعی روی میوه یا گل گیاه اسپری می‌کنند.

مهم‌ترین اثر گیبرلین:

• باعث کشش سلول‌ها و رشد سریع ساقه‌ها و میان‌گره‌ها می‌شود.
• در گیاهان کوتاه‌قد باعث برگشت رشد به حالت طبیعی می‌شود.

• گیبرلین خواب بذرهایی که جوانه نمی‌زنند را بشکند.
• آنزیم‌های مورد نیاز برای جوانه‌زنی (مثل آمیلاز) را فعال می‌کند.

• باعث افزایش اندازه میوه‌ها در بعضی از گونه‌ها می‌شود (مثلاً در انگور، مرکبات، سیب).
• حتی می‌تواند باعث تشکیل میوه بدون دانه بشود که به این فرآیند «پارتنوکارپی» گفته می‌شود.

• در برخی گونه‌ها، باعث زودتر گل دادن گیاه می‌شود.

• در بعضی گیاهان می‌تواند روند پیری برگ یا ریزش میوه را به تأخیر بیندازد.

• در برخی موارد باعث افزایش فتوسنتز و رشد برگ‌های جدید می‌شود.

طبق گزارش سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد (FAO)، حدود ۱/۴ میلیارد هکتار زمین - بیش از ۱۰ درصد از کل زمین‌های زراعی جهان - تحت تأثیر شوری قرار دارند. این پیشرفت نوید افزایش چشمگیر میزان زمین‌های کشاورزی قابل استفاده را می‌دهد.

فعال‌سازی ژن‌های مقاوم در برابر شوری

محققان علاوه بر مقاوم‌تر کردن برنج در برابر نمک، دو ژن ATT۱ و ATT۲ را شناسایی کرده‌اند که به گیاهان برنج مقاومت در برابر قلیائیت و گرما می‌دهند.

آنها با تغییر سنتز گیبرلین، کشف کردند که ژن ATT۲ به ویژه در تنظیم هورمون به سطوح بهینه مؤثر است و گیاه را قادر می‌سازد تا در شرایط استرس رشد کند و در عین حال عملکرد خود را افزایش دهد. این دقت می‌تواند کلید به حداکثر رساندن تولید مواد غذایی باشد، حتی با اینکه تغییرات آب و هوایی شرایط رشد را به طور فزاینده‌ای غیرقابل پیش‌بینی می‌کند.

نتایج چشمگیر در شرایط قلیایی

نتایج آزمایش در شرایط قلیایی شگفت‌انگیز بوده است. با افزایش بیان ژن ATT۲، عملکرد برنج در هر قطعه زمین در مقایسه با محصولات استاندارد، به میزان چشمگیر ۷۸ تا ۱۰۱ درصد افزایش یافت. این یافته‌ها، شاخص قدرتمندی از چگونگی نقش محوری این نوآوری در تأمین امنیت غذایی جهانی است، زیرا جهان با رشد سریع جمعیت، کاهش زمین‌های کشاورزی و اثرات فزاینده تغییرات اقلیمی روبه‌رو است.

از زمین‌های بایر تا مزارع پربازده

تیم تحقیقاتی اکنون بر پتانسیل زمین‌های حاشیه‌ای تمرکز دارد - مناطقی که قبلاً به دلیل شرایط سخت مانند نمک یا قلیائیت بالا برای کشاورزی بسیار نامناسب بوده‌اند. با به‌کارگیری فناوری ژن ATT۲، این زمین‌ها می‌توانند به مناطق کشاورزی پربار تبدیل شوند و به کاهش فشار بر روش‌های سنتی کشاورزی که اغلب خاک را تخلیه می‌کنند، کمک کنند. این رویکرد همچنین فرصتی را برای کاهش اتکا به شیوه‌های کشاورزی فشرده که به محیط زیست آسیب می‌رسانند، فراهم می‌کند.

افزایش تحمل به تنش و افزایش تولید

علاوه بر تنظیمات ژنتیکی، این تیم نشان داده است که افزودن اسید گیبرلیک - یک هورمون گیاهی طبیعی - می‌تواند تحمل به تنش در برنج را بیشتر افزایش دهد و آن را در برابر چالش‌های محیطی مقاوم‌تر کند. این امر می‌تواند به حفظ بازده بالا حتی در شرایط دشوار کمک کند و محافظتی در برابر الگوهای آب و هوایی غیرقابل پیش‌بینی و سایر چالش‌های کشاورزی ارائه دهد.

تأثیر جهانی کشاورزی برنج

برنج، محصولی که بیش از هفت هزار سال کشت شده است، همچنان غذای اصلی تقریباً نیمی از جمعیت جهان است. این محصول به ویژه در آسیا که حدود ۹۰ درصد از تولید جهانی را تشکیل می‌دهد، اهمیت دارد. تا سال ۲۰۲۱، تولید جهانی برنج به ۷۸۷/۳ میلیون تن رسید که چین و هند با هم بیش از نیمی از این کل را تشکیل می‌دهند.

در حالی که کشاورزی برنج عمدتاً به سیستم‌های آبیاری وابسته است، این گونه جدید، با مقاومت خود در برابر نمک، گرما و خاک‌های فقیر، می‌تواند کشاورزی را در مناطقی که در حال حاضر غیرمولد هستند، متحول کند.

عصر جدیدی در کشاورزی

این پیشرفت تکنولوژیکی چیزی بیش از یک دستاورد علمی است؛ این پیشرفت یک انقلاب بالقوه برای امنیت غذایی جهانی به شمار می‌رود. در حالی که جهان همچنان با چالش‌های مربوط به تغییرات اقلیمی، تخریب زمین و کمبود غذا روبه‌رو است، نوآوری‌هایی مانند این، امید به آینده‌ای پایدارتر و پربارتر را زنده می‌کند. توسعه برنجی که بتواند در زمین‌های قبلاً بایر رشد کند، مسیر جدیدی را پیش روی ما قرار می‌دهد، مسیری که می‌تواند زندگی میلیون‌ها نفر را تغییر دهد و به ریشه‌کن کردن گرسنگی در سراسر جهان کمک کند.

با این کشف هیجان‌انگیز، چین خود را به عنوان رهبر کشاورزی پایدار معرفی می‌کند و جهان از نزدیک نظاره‌گر است تا ببیند این فناوری چگونه آینده تولید مواد غذایی را تغییر خواهد داد.

پساانقلاب سبز

پیشرفت‌های ژنتیکی پساانقلاب سبز به دوره پس از افزایش قابل توجه بهره‌وری کشاورزی در دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ اشاره دارد که ناشی از گونه‌های جدید محصولات پربازده، کودها و تکنیک‌های آبیاری بود. در حالی که انقلاب سبز به طور چشمگیری تولید مواد غذایی را افزایش داد و به کاهش گرسنگی کمک کرد، چالش‌های جدیدی را نیز ایجاد کرد، به ویژه از نظر پایداری، عدالت و تأثیر بر اکوسیستم‌های محلی.

در واقع، پساانقلاب سبز به دوره‌ای اشاره دارد که پس از انقلاب سبز اتفاق افتاد و چالش‌ها، نتایج و تحولات جدید در کشاورزی را بررسی می‌کند. زیرا پس از چند دهه، روشن شد که روش‌های انقلاب سبز مشکلات و محدودیت‌هایی هم دارند. بنابراین پساانقلاب سبز به تلاش‌ها و رویکردهای جدیدی اشاره دارد که برای مقابله با این مشکلات و دستیابی به کشاورزی پایدارتر انجام شده است.

انقلاب سبز به دوره‌ای در نیمه دوم قرن بیستم گفته می‌شود که با معرفی فناوری‌های نوین کشاورزی مثل بذور اصلاح شده، کودهای شیمیایی، آبیاری مدرن و ماشین‌آلات کشاورزی، تولید مواد غذایی به شدت افزایش یافت. این انقلاب به خصوص در کشورهای در حال توسعه مثل هند و مکزیک، باعث شد که بحران‌های کمبود غذا کاهش یابد و بسیاری از کشورها از قحطی نجات پیدا کنند.

ویژگی‌ها و مسائل پساانقلاب سبز عبارت است از:

کاهش تأثیرات زیست‌محیطی: استفاده زیاد از کودهای شیمیایی و آفت‌کش‌ها به آلودگی خاک، آب و کاهش تنوع زیستی منجر شد. پساانقلاب سبز تلاش می‌کند با روش‌های کشاورزی ارگانیک، کشاورزی حفاظتی و استفاده کمتر از مواد شیمیایی، این مشکلات را حل کند.

تمرکز بر کشاورزی پایدار: منظور توسعه سیستم‌هایی است که هم تولید را حفظ کنند و هم محیط زیست را حفظ کنند، مثل کشاورزی ترکیبی، کشت چند محصولی، و بهره‌گیری از فناوری‌های نوین مثل کشاورزی دقیق.

عدالت اجتماعی و دسترسی: در انقلاب سبز، بیشتر کشاورزان بزرگ و ثروتمند بهره بردند و کشاورزان کوچک و فقیر کمتر توانستند از فناوری‌ها استفاده کنند. در دوره پساانقلاب سبز، توجه بیشتری به عدالت اجتماعی و حمایت از کشاورزان کوچک و محروم شده است.

تغییرات اقلیمی: کشاورزی سنتی انقلاب سبز نسبت به تغییرات آب و هوایی آسیب‌پذیر است. روش‌های پساانقلاب سبز به دنبال مقاوم‌سازی کشاورزی در برابر تغییرات اقلیمی هستند.

نوآوری‌های جدید: استفاده از فناوری‌های جدید مثل زیست فناوری، کشاورزی دیجیتال، هوش مصنوعی و داده‌های بزرگ برای بهبود کارایی و کاهش آسیب‌ها.

انتهای پیام/