فرصة لاستعادة الصفات الوراثيه المفقودة .. منجم ذهب” لأصناف قمح عمرها قرن من الزمان

الصفات التاريخيه يمكن ان تجعل أصناف القمح الجديده أكثر مقاومه للأمراض والاجهادات البيئيه

يمكن لمجموعة قديمه من سلالات القمح المجمعه من جميع أنحاء العالم أن تبث قوة جديدة وجينات هامه فى برامج التربيه . عندما ابتكر مربو النباتات القمح الحديث خلال القرنين 19 و 20 ، ركزوا على تهجين وتربية عدد قليل من الأصناف الرئيسية بشكل انتقائي ، مما أدى إلى انتاج اصناف من القمح عاليه الانتاجيه عالية ولكنها عرضة للأمراض والحرارة والجفاف وتعتمد بشكل كبير على معدلات عاليه من التسميد. قد يكمن جزء من الحل ، وفقا لدراسة نشرتها Nature فى يوم 18 يونيه 2024 ، في التنوع الجيني في 827 نوعا من القمح ، اختفى الكثير منها منذ فترة طويلة ولا تستخدم الان بواسطه المزراعين .
هذا البحث هو تتويج لجهد هائل استمر عقدا من الزمن لتوصيف مجموعات المحاصيل ، أو السلالات الأصلية – تسلسل جينوماتها ، وزرعها في الحقول ، والتدقيق في صفاتها الوراثيه . “إنه عمل شاق” ، كما يقول عالم الوراثة خورخي دوبكوفسكي من جامعة كاليفورنيا ، ديفيس ، الذي لم يشارك في الدراسة. “سيكون هذا موردا جديدا رائعا لمجتمع أبحاث القمح العالمي.” وقد حدد العلماء بالفعل بعض الجينات الهامه والتى إذا تم ادخالها فى برامج تربيه القمح الحديثه ، يمكن أن تقلل من حاجة المحصول إلى الأسمدة النيتروجينية وتزيد من مقاومته لمرض اللفحه فى القمح، وهو مرض يهدد الآن المحاصيل في معظم أنحاء العالم.

تم تجميع مجموعة سلالات القمح في إنجلترا بدءا من عام 1924 ، عندما انضم آرثر إرنست واتكينز إلى معهد تربية النباتات بجامعة كامبريدج. كان واتكينز يدرس تشريح القمح ، ويفحص التباين في الصفات مثل الهياكل الشبيهة بالأوراق في الجزء العلوي من الساق. لقد أدرك أن هذه السمات او الصفات قد تساعد في التمييز بين السلالات الأصلية. لذلك ، أقنع مجلس لندن للتجارة بجمع عينات القمح نيابة عنه.

على مدى عقدين ، زار القناصل ووكلاء الأعمال في جميع أنحاء الإمبراطورية البريطانية وخارجها الأسواق المحلية واشتروا الحبوب التي نمت في أكبر عدد ممكن من البيئات ، وحصلوا على 7000 عينة من القمح من 32 دولة.
منذ ذلك الحين ، أبقى العلماء على هذه المحموعه من السلالات وذلك من خلال زراعتها سنويا والحفاظ عليها وتجديدها سنويا – وهي ممارسة توقفت فقط بسبب الحرب العالمية الثانية ، عندما فقدت بعض السلالات الأصلية. وفي الوقت نفسه ، في العالم الأوسع ، توقف المزارعون عن زراعة العديد من هذه السلالات الأصلية مع وصول قمح جديد عالي الانتاجيه وكذلك تم فقد كثيرا من المصادر الوراثيه فى خلال سنوات كثيره لاختيار الاصناف عاليه الانتاجيه فقط. وعليه فقد حدث التآكل في التنوع الجيني مما جعل مجموعة واتكينز – التي يحتفظ بها الآن مركز جون إينيس (JIC) ، وهو معهد لعلوم النبات في نورويتش ، إنجلترا – “قيمه من الزمن القديم” ، كما تقول أليسون بنتلي ، عالمة وراثة القمح في الجامعة الوطنية الأسترالية.

هذا وقد شارك الباحث المصرى الدكتور احمد فوزى القط الاستاذ المساعد بقسم بحوث القمح – معهد بحوث المحاصيل الحقليه – مركز البحوث الزراعيه فى هذا العمل منذ أكثر من خمس سنوات من خلال مشروع بحثى ممول من برنامج نيوتن مشرفه – هيئه تمويل العلوم والتكنولوحيا والابتكار و مركز جون انيس سنتر بالمملكه المتحده ويقول د أحمد فوزى القط ان هذه المجموعه المتميزه من السلالات البريه من القمح قد تكون مصدر وراثى هام فى برامج التربيه الوطنيه والتى يمكن من خلالها نقل بعض الجينات الهامه للقمح المصرى.

هذا وقد تم عمل تسلسل جينومات السلالات الربيه من القمح ورسم التنوع الجيني الجديد الذي تحتويه. وبالنظر إلى حجم جينوم القمح – أكبر 40 مرة من جينوم الأرز – كانت المهمة صعبه للغايه. جاءت المساعدة من عالم الوراثة التطوري شيفنغ تشنغ من معهد الجينوم الزراعي في شنتشن ، المتخصص في كشف جينومات المحاصيل.

في غضون 3 أشهر فقط ، قام فريق تشنغ بتسلسل 827 سلالة بريه من القمح ، إلى جانب 208 صنف جديد من القمح وأصبحث بيانات الجينوم الكامل لهذه السلالات متاحأ بمركز جون انيس سنتر بالمملكه المتحده.
ومع ذلك ، لكي يستفيد المربون من هذا التنوع الوراثى ، يحتاجون إلى معرفة السلالات البريه التي يمكن أن تمنح القمح صفات وراثيه مرغوبة .

وقد قام العلماء بمركز جون انيس سنتر بالمملكه المتحده بالتهجيين بين سلالات القمح البرى وبعض الاصناف الحديثه مما أدى إلى 6762 مجموعة فريدة من القمح بعد زراعتها في البيوت الزجاجية والحقول في المملكة المتحدة والصين ومصر ، قام الفريق البحثى بتقييم 137 صفه وراثيه فى الدول المشاركه فى البحث بما في ذلك المحصول والمحتوى الغذائي وتحمل الإجهاد. ثم طوروا خوارزميات لربط هذه السمات ببيانات الجينوم وتحديد مصادر الجينات المسؤولة عن السمات المفيدة. يقول تشنغ إن الجزء الأصعب كان العثور على موارد رياضيه كبيرة بما يكفي للتعامل مع بيتابايت من البيانات. “إذا لم تختبر ذلك من قبل ، فلا يمكنك تخيله.”

وقد تم اختبار هذه السلالات فى اربعه محطات بحثيه مختلفه ضمن برنامج تربيه القمح – قسم بحوث القمح – معهد بحوث المحاصيل الحقليه – مركز البحوث الزراعيه وتم تحليل البيانات المحصوليه والمقاومه للأمراض لهذه السلالات وتم اكتشاف اكثر من جين هام لمقاومه الصدأ الأصفر – الصدأ البرتقالى – الصدأ الأسود والبياض الدقيقى تحت ظروف الحقل فى جمهوريه مصر العربيه.

قد شارك الدكتور أحمد فوزى القط فى البحث الهام المنشور حديثا فى مجله النيتشر الدوليه Nature فى يوم 18 يونيه 2024 .

د أحمد فوزى القط
باحث أول بقسم بحوث القمح
مركز البحوث الزراعية – مصر