ویرایش ژن و اهلی‌سازی گیاهان برای حفاظت از منابع غذایی در شرایط بدتر شدن آب و هوا ضروری است

افزایش گرما، خشکسالی‌ها، سیل‌ها و شور شدن خاک ناشی از تغییرات آب و هوایی، میزان غذای خوراکی تولید شده توسط محصولات اصلی ما را کاهش می‌دهد. از آنجایی که تصرف زمین‌های بیشتر برای کشاورزی پایدار نیست، تنها راه پیش روی ما تطبیق دادن خود محصولات با شرایط جدید است. ما دو گزینه داریم - اهلی کردن خویشاوندان وحشی محصولات که مقاوم‌تر هستند اما بازده کمتری دارند، یا گنجاندن ژن‌های مقاومت در محصولات مدرن با بازده بالا. محققان در مقاله ای در فرانتیرز این ساینس، این احتمالات و نیاز مبرم به بودجه، تحقیقات و درک عمومی بیشتر را مورد بحث قرار می دهند.

همه ما نیاز به غذا خوردن داریم، اما تأثیر بحران آب و هوا بر محصولات ما، عرضه غذای جهان را زیر سوال برده است. محصولات مدرن، که برای تولید بالای غذا و سهولت برداشت اهلی شده اند، فاقد منابع ژنتیکی برای پاسخگویی به بحران آب و هوا هستند. فشارهای قابل توجه محیطی میزان غذای تولید شده را کاهش می دهد و عرضه را کاهش می دهد و قیمت ها را افزایش می دهد. ما نمی توانیم به طور پایدار زمین های بیشتری را برای کشاورزی تصرف کنیم، بنابراین باید محصولات خود را تغییر دهیم - این بار برای تطبیق آنها با جهانی که ما تغییر داده ایم. پروفسور سرگئی شابالا از دانشگاه استرالیای غربی، نویسنده اصلی مقاله در فرانتیرز این ساینس گفت: کشاورزی در برابر تغییرات آب و هوایی بسیار آسیب پذیر است و شدت و دفعات حوادث شدید تنها افزایش خواهد یافت. تولید کشاورزی پایدار و امنیت غذایی جهانی به طور حیاتی به توانایی ما در ایجاد محصولات مقاوم در برابر آب و هوا بستگی دارد.

سیستم کشاورزی فعلی ما مقادیر بسیار زیادی غذا را از طریق استفاده فشرده از کودها و تک کشتی های پربازده تولید می کند. این سیستم برای دهه‌ها خواسته‌های جمعیت جهانی ما را جذب کرده است، اما اکنون آن را ناپایدار می‌دانیم. کودهایی که ما به آنها وابسته هستیم، هنگام تولید به محیط زیست آسیب می رسانند و هنگام استفاده از آنها محیط زیست را آلوده می کنند. در عین حال، به دلیل فشارهای ناشی از بحران آب و هوا، محصولات اصلی کلیدی غذای کمتری تولید می کنند.

حتی اگر خشکسالی گیاهان را از بین نبرد، دمای بالا عملکرد را کاهش می دهد. برای غلبه بر این مشکل، کشاورزان محصولات خود را آبیاری می کنند - اما آب آبیاری معمولاً دارای محتوای نمک بالایی است، زیرا آب شیرین بسیار مورد تقاضا است. این امر شوری خاک را افزایش می دهد که عملکرد اکثر محصولاتی را که در آن رشد می کنند کاهش می دهد. در نهایت، سیل ناشی از رویدادهای شدید آب و هوایی باعث می شود گیاهان در آب بمانند و شرایط کم اکسیژن ایجاد می شود که مانع جذب اکسیژن توسط گیاهان از طریق ریشه می شود. این امر همچنین عملکرد اکثر گیاهان را کاهش می دهد.

شابالا گفت: مشکل یک رژیم غذایی پایدار دارای جنبه های علمی، اجتماعی و سیاسی است. پذیرش گسترده تری از فناوری های جدید و تمایل به پذیرش برخی تغییرات فرهنگی مورد نیاز است. یک مثال خوب ممکن است برنج باشد: این یک غذای اصلی برای درصد بالایی از جمعیت است، اما بسیاری از مناطق جهان ممکن است برای تولید آن نامناسب شوند. ممکن است نیاز به تغییر به سایر محصولات مقاوم تر باشد و من مطمئن نیستم که عموم مردم آماده پذیرش آن باشند.

بسیاری از گیاهان وحشی، از جمله اجداد و خویشاوندان محصولات اصلی، بهتر از محصولات مدرن قادر به مقابله با فشارهای محیطی هستند. برای اینکه محصولات ما از تغییرات آب و هوایی جان سالم به در ببرند، باید آن ویژگی های مقاوم را دوباره معرفی کنیم.

مقاله را بخوانید و دانلود کنید

شابالا و همکارش پروفسور مایکل پالمرگن از دانشگاه کپنهاگ دو گزینه را مطرح می کنند. اولین گزینه این است که ما می توانیم ژن هایی را که از مقاومت در برابر استرس های محیطی پشتیبانی می کنند، در محصولات پربازده موجود معرفی کنیم. این کار در جایی که یک خویشاوند نزدیک برای قرض گرفتن ژن ها وجود دارد یا جایی که ژن در DNA گیاه باقی می ماند اما غیرفعال شده است، آسان تر است. با این حال، ژن های زیادی در مقاومت در برابر استرس های محیطی نقش دارند و گنجاندن چندین ویژگی جدید اضافی در یک گونه جدید دشوار است.

گزینه دوم این است که می توانیم گیاهان وحشی را که در برابر فشارهای محیطی مقاوم هستند اما بازده کمتری نسبت به محصولات مدرن دارند، اهلی کنیم. این کار در موارد نسبتاً ساده که فقط تغییرات کوچکی باید انجام شود موفقیت آمیز بوده است، اما مشخص نیست که آیا موارد ساده کافی برای کمک به اطمینان از عرضه غذای ما وجود دارد یا خیر.

دانشمندان می گویند در این مرحله خیلی زود است که بدانیم کدام استراتژی موفق خواهد شد. با این حال، عناصر حیاتی یکسان برای موفقیت هر دو ضروری هستند: ویرایش ژن نوآورانه و سایر فناوری‌های اصلاح نژاد دقیق که توسط فنوتیپ‌بندی دقیق مبتنی بر سلول و پذیرش عمومی محصولات جدید هدایت می‌شوند.

شابالا هشدار داد: یکی از چالش های فعلی تطبیق پیشرفت های علمی اخیر با درک عمومی از فناوری های جدید است. این موضوع بسیار سیاسی است و منافع تجاری قابل توجهی در آن دخیل است. و به دلیل عدم دانش خاص، عموم مردم نمی توانند تفاوت های ظریف بین فناوری های مختلف را تشخیص دهند و به نظرات رسانه ها تکیه می کنند.

این مقاله بخشی از هاب مقاله چندرسانه‌ای فرانتیرز این ساینس با عنوان 'تطبیق محصولات برای تغییرات آب و هوایی است که همچنین شامل یک سرمقاله و دیدگاه از سایر کارشناسان برجسته: دکتر مالکوم جی. هاکسفورد (تحقیقات روثامستد، انگلستان)، پروفسور فرانچسکو لورتو (دانشگاه ناپل فدریکو دوم، ایتالیا) و دکتر جولیا آتزوری (شورای ملی تحقیقات (CNR)، ایتالیا) و همچنین یک توضیح دهنده با اینفوگرافیک ها است.

رهنمودهای انتشار مجدد: دسترسی آزاد و به اشتراک گذاری تحقیقات بخشی از ماموریت فرانتیرز است. مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، می توانید مقالات ارسال شده در سایت خبری فرانتیرز را مجدداً منتشر کنید - تا زمانی که پیوندی به تحقیق اصلی ارائه دهید. فروش مقالات مجاز نیست.

فرانتیرز این ساینس مجله چند رشته‌ای و دسترسی آزاد فرانتیرز است که بر علم تحول‌آفرین برای تسریع راه‌حل‌هایی برای زندگی سالم در سیاره‌ای سالم متمرکز است.

این مجله تعدادی از مقالات برجسته داوری شده توسط همتایان را منتشر می کند که از محققان مشهور بین المللی دعوت شده اند و کار آنها به چالش های اصلی جهانی در سلامت انسان و سیاره می پردازد. هر مقاله اصلی با یک مرکز متنوع از محتوا غنی شده است که دامنه و تأثیر آن را در سراسر جامعه گسترش می دهد - از محققان و سیاست گذاران گرفته تا مخاطبان غیرمتخصص و کودکان.

برای اطلاعات بیشتر، به www.frontiersin.org/science مراجعه کنید، @FrontScience را در X دنبال کنید و فرانتیرز این ساینس را در لینکدین دنبال کنید.