تولید برنجی که در برابر یک بیماری ویرانگر مقاوم است

به گزارش مجله خبری نگار/آنا به نقل از «سای‌تک‌دیلی» (SciTechDaily)؛ ابزاری برای ویرایش ژن که با هوش مصنوعی طراحی شده است، به دانشمندان کمک کرده است تا گیاهان برنجی تولید کنند که در برابر بیماری سوختگی باکتریایی (Bacterial Blight) مقاوم هستند؛ بیماری مخربی که محصولات کشاورزی را در سراسر آسیا و آفریقا تهدید می‌کند. پژوهشگران دانشگاه میزوری با استفاده از فناوری که پیش‌تر در سلول‌های جانوری آزمایش شده بود، به این نتیجه دست یافتند و مسیر بالقوه تازه‌ای را برای محافظت از یکی از مهم‌ترین محصولات غذایی جهان گشودند.

دستاورد جدید بر سامانه‌ای به نام «اوپن‌کریسپر-۱» (OpenCRISPR-۱) متمرکز است؛ ابزار ویرایش ژنی که شرکت زیست‌فناوری «پروفلوئنت «(Profluent) در کالیفرنیا آن را توسعه داده است. گروه پژوهشی دانشگاه میزوری به سرپرستی «بینگ یانگ»، استاد برجسته دارای عنوان ممتاز هیئت امنای دانشگاه در دانشکده کشاورزی، غذا و منابع طبیعی، این فناوری را برای استفاده در برنج سازگار کرد.

ابزاری طراحی‌شده با هوش مصنوعی برای تولید محصولات کشاورزی مقاوم‌تر

ویرایش ژن به دانشمندان امکان می‌دهد تغییرات هدفمندی در دی‌ان‌ای ایجاد کنند؛ از جمله تغییراتی در ژن‌هایی که بر میزان آسیب‌پذیری یک گیاه در برابر بیماری تأثیر می‌گذارند. پژوهشگران با بررسی نحوه تعامل عوامل بیماری‌زای باکتریایی با برنج در سطح ژنتیکی می‌توانند فرصت‌هایی را برای تقویت سازوکار‌های دفاعی این محصول شناسایی کنند.

سامانه «اوپن‌کریسپر-۱» همچنین در مقایسه با برخی ابزار‌های موجود برای ویرایش ژن، یک مزیت دارد: این فناوری برای پژوهش و توسعه تجاری محصولات کشاورزی به‌صورت آزاد در دسترس است.

یانگ می‌گوید: «برخلاف ابزار‌های اختصاصی ویرایش ژن که ممکن است استفاده تجاری از آنها مستلزم توافق‌نامه‌های صدور مجوز باشد، اوپن‌کریسپر-۱ متن‌باز است و استفاده از آن برای پژوهش و تجاری‌سازی ویرایش ژنوم محصولات کشاورزی رایگان است».

او می‌افزاید: «این دسترسی‌پذیری به پژوهشگران و شرکت‌ها انعطاف‌پذیری بیشتری می‌دهد تا راه‌حل‌های ژنتیکی جدید را بررسی کنند و ارقام گیاهی را با ویژگی‌های ارزشمند کشاورزی توسعه دهند».

محافظت از برنج در برابر یک بیماری ویرانگر

بیماری سوختگی باکتریایی می‌تواند هم میزان محصول برنج و هم کیفیت آن را به‌شدت کاهش دهد. در مناطقی که کشت برنج منبع معیشت میلیون‌ها نفر است، شیوع این بیماری می‌تواند پیامد‌های اقتصادی جدی داشته باشد و امنیت یکی از منابع حیاتی غذایی را تهدید کند.

یانگ می‌گوید: «بیماری سوختگی باکتریایی می‌تواند محصولات برنج را به‌شدت تخریب کند و با کاهش میزان برداشت و کیفیت محصول، چالش‌های جدی برای کشاورزانی ایجاد کند که به این غله اساسی وابسته هستند».

او ادامه می‌دهد: «آزمایشگاه ما بررسی می‌کند که بیماری سوختگی باکتریایی چگونه در سطح ژنتیکی با برنج تعامل دارد؛ دانشی که به ما کمک می‌کند راه‌هایی برای تقویت سازوکار‌های دفاعی طبیعی این گیاه شناسایی کنیم».

اگرچه پژوهشگران با موفقیت گیاهان مقاوم تولید کرده‌اند، این تحقیق همچنان در مرحله آزمایشگاهی قرار دارد. چالش بعدی، انتقال یافته‌های پژوهش به ارقام برنجی است که به‌صورت تجاری کشت می‌شوند. پس از آن نیز آزمایش‌های بیشتر، بررسی‌های نظارتی و همکاری با شرکت‌هایی لازم است که توانایی عرضه این محصولات به بازار را دارند.

آیا این فناوری می‌تواند از محصولات کشاورزی دیگر نیز محافظت کند؟

کشاورزان ممکن است مجبور باشند چند سال منتظر بمانند تا ارقام برنجی که با استفاده از این پژوهش توسعه یافته‌اند، در دسترس قرار گیرند. در همین حال، گروه یانگ کاربرد‌های بالقوه این فناوری را فراتر از مقابله با بیماری سوختگی باکتریایی برنج می‌داند؛ از جمله افزایش مقاومت گیاهان در برابر بیماری‌های دیگر و کمک به آنها برای تحمل تنش‌های محیطی.

ذرت و سویا از جمله محصولاتی هستند که ممکن است در نهایت از رویکرد‌های ژنتیکی مشابه بهره‌مند شوند؛ هرچند استفاده از این روش‌ها برای این محصولات به پژوهش‌های بیشتری نیاز دارد.

یانگ، پژوهشگر مرکز علوم زیستی باند، می‌گوید: «دستاورد اخیر ما راه را برای بررسی راه‌حل‌های ژنتیکی طیف گسترده‌ای از چالش‌هایی هموار می‌کند که کشاورزان در سراسر ایالت میزوری و دیگر نقاط کشور با آنها روبه‌رو هستند؛ از بیماری‌های ویرانگر گیاهی گرفته تا خشکسالی و دما‌های بسیار بالا».

او می‌افزاید: «با توسعه محصولاتی که آمادگی بیشتری برای تحمل این تنش‌ها دارند، می‌توانیم به کشاورزان کمک کنیم از میزان برداشت خود محافظت کنند، تاب‌آوری کشاورزی را تقویت کنند و برای شرایط دشوارتر پیش‌رو در فصل‌های کشت آماده شوند».