مجید جویا: با انفجار جمعیت زمین و تغییرات آب و هوایی که «سبد غذایی» ما را تهدید می‌کنند، محققین در حال جستجوی راه‌هایی برای استحصال غذای بیشتر برای ساکنین سیاره ما هستند. برخی از آنها به یک رویکرد جانبی روی آورده‌اند: به جای اینکه سعی کنند با استفاده از پرورش یا مهندسی ژنتیک، محصولات مقاوم‌تر تولید کنند، به استفاده از آرایه بزرگی از میکروارگانیزم‌های همزی (سیمبیوتیک) که در گیاهان زندگی می‌کنند، روی آورده‌اند.
به گزارش نیچر، بهار آینده، شرکت اداپتیو سیمبیوتیک تکنولوجیز در سیاتل واشنگتن، اولین محصول تجاری را که از چنین میکرواراگانیسم‌هایی (که به نام اندوفیت یا انگل گیاهی نیز شناخته می‌شوند) استفاده می‌کند، به بازار عرضه خواهد کرد تا محصول را بهبود بخشد. این شرکت در نظر دارد که مخلوطی از قارچ‌ها را برای پوشش بذر برنج و ذرت بفروشد، که به گفته آنها محصولاتی با بازده بالا حاصل خواهد کرد و مصرف آب را حتی در شرایط بسیار سخت کاهش خواهد داد. روستی رودریگوئز، زیست گیاه شناس و موسس این شرکت، می‌گوید: «این یک تغییر پارادایم واقعی در بوم شناسی گیاهان است، تاکنون رویکرد ما تمرکز جداگانه بر روی هر گیاه به مثابه محصولی منفرد بود، مثل همان رویکردی که برای جانوران داریم».
در روشی مشابه، زیست شناسان در حال درک قدرت و تاثیر میلیاردها میکروبی هستند که در بدن انسان زندگی می‌کنند و بوم‌شناسان هم دارند به شناخت میکروب‌های گیاهی نزدیک می‌شوند. نتیجه، چشمگیر است. به جای اینکه محققان مجبور به یافتن و معرفی یک ژن به محصول برای یک ویژگی مطلوب همانند تحمل نمک باشند، می‌توانند از مجموعه‌ای از ژن‌های برهمکنش کننده استفاده کنند که در یک ارگانیسم زنده، همانند کپک‌های همزی یافت می‌شوند.
بذر افشانی سنتی به پیدایش گونه‌هایی کمک کرده که توان بیشتری در تحمل خشکسالی دارند، اما پیشرفت در معرفی ژن‌های جدید از طریق مهندسی ژنتیک، خیلی کند است. به رغم ده‌ها سال پژوهش، تاکنون تنها یک محصول مهندسی ژنتیک شده مقاوم در برابر خشکی توانسته تاییدیه‌های لازم را در ایالات متحده به دست بیاورد: ذرت دراوت‌گارد شرکت مونساتو، که یک ژن واکنش به فشار را از یک باکتری به عاریه گرفته است.
پیشرفت کند علم جدید
به رغم این که ده‌ها سال است که در مورد رابطه همزی- گیاه (مانند باکتری‌های تثبیت کننده نیتروژن که در ریشه گیاهان زندگی می‌کنند) می‌دانیم، پژوهش‌های کاربردی در این حوزه اما، نسبتا جدید هستند. تنها در دهه 1970/1350 بود که پژوهشگران دریافتند قارچ‌های همزی با یک نوع سبزه، عامل بیماری احشامی هستند که آن را می‌خورند. بعدها دانشمندان نیوزلندی کشف کردند که برخی انواع علف‌های حاوی اندوفیت‌ها، به رغم این که برای گوسفندان سمی هستند، در برابر شپش مقاومند. این کشف، صنعت جدیدی را پایه گذاری کرد که گونه‌های علوفه‌ای تولید می‌کند که ضد آفت بوده اما برای گله گاو و گوسفند مشکلی ایجاد نمی‌کنند.
حال برخی از پژوهشگران می‌خواهند کار مشابهی را برای گیاهان خوراکی انجام دهند. به گفته رودریگوئز، این رویکرد روند استریل کردن و ساده کردن محصولات را دگرگون خواهد کرد. «کشاورزی در قرن گذشته سعی کرد با استفاده از کود و سم، تمام میکروب‌ها را در گیاهان از بین ببرد».
جیمز وایت، پژوهشگر اندوفیت از دانشگاه راتگرز در نیوبرانزویک نیوجرسی هم همین نظر را دارد. «خیلی از شرکت‌ها اینگونه فکر نمی‌کنند؛ آنها به دنبال کنترل شیمیایی هستند. از دید آنها میکروب‌ها مزاحم هستند. دیدگاه غالب، این نیست که این میکروب‌ها اثر چشمگیری بر گیاهان داشته باشند. ولی واقعیت همین است». گمان می‌رود میلیون‌ها اندوفیت در جهان وجود داشته باشند؛ که تنها کسر کوچکی از آنها شناخته شده‌اند، و هر گیاهی می‌تواند میزبان صدها نوع از آنها باشد.
باز هم یک کشف تصادفی
کار رودریگوئز با یک تصادف آغاز شد. در سال 2001/1380، وقتی او داشت ده‌ها گونه گیاهی را که توان تحمل دمای 50 درجه را در شن‌های داغ نزدیک دهانه‌های زمین گرمایی پارک ملی یلواستون امریکا دارند، مطالعه می‌کرد، دریافت که همه آنها حاوی یک قارچ همزی هستند. به رغم این که نه گیاهان و نه قارچ، هیچ یک به تنهایی تاب تحمل دمای بالای 40 درجه را نداشتند، در ترکیب با همدیگر چنین توانی را پیدا کردند.
رودریگوئز و همکارانش دریافتند که قارچ را به سادگی می‌توان جابجا کرد: آنها در هر چیزی از هندوانه گرفته تا ذرت رشد می‌کنند، و موجب تحمل گرما و خشکسالی در این گیاهان می‌شوند. رودریگوئز می‌گوید: «اندوفیت‌ها به نحوی از گیاه در برابر اکسیداسیون حفاظت می‌کنند، در نتیجه گیاه همه سیستم‌های دفاع در برابر فشار خود را فعال نمی‌کند».
این یافته‌ها او را بر آن داشتند که به دنبال اندوفیت‌های دیگری بگردد که توان حل مشکلات ناشی از تغییرات آب‌و‌هوایی را برای محصولات کشاورزی داشته باشند. نتیجه، ترکیبی تجاری از نیم دوجین قارچ است که گروه او، آن را بیوانشور نامیده‌اند.
آزمایش‌های میدانی انجام شده توسط شرکت نان می‌دهند که در مقایسه با بذرهای معمولی، بذر تقویت شده با ترکیب آنها، محصول را در طی دوره خشکسالی سال 2012/1391 میشیگان تا 85٪ افزایش داد، و میزان جوانه زنی بذر پس از سرما زدگی در دمای 5 درجه هم، بیشتر از 5 برابر دیگر بذرها بود. این بذر همچنین در شرایط معمولی، 25 تا 50 درصد آب کمتر مصرف می‌کند.
سازمان غذا و داروی امریکا (اف‌دی‌ای) و وزارت کشاورزی این کشور بیوانشور را تایید کرده‌اند، و آزمایش‌های مستقل هم نشان داده‌اند که این ترکیب غیر سمی است. هدف رودریگوئز این است که در نهایت مخلوط‌های هدفمند اندوفیت را برای گیاهان دیگر، منجمله سویا، گندم و نیشکر تولید کند.
در انتظار پاسخ بازار
ولی پاسخ دادن به این سوال که آیا بیوانشور در شرایط تجاری هم کار می‌کند یا خیر، ساده نیست: به رغم این که نتایج آزمایش‌های میدانی این شرکت در اختیار عموم قرار گرفته است، اما بازبینی مستقلی از آنها انجام نشده است. ریچارد ریچاردز، که تحقیقی برای رویاندن گندم بهتر را برای یک نهاد دولتی استرالیا رهبری می‌کرد، چندان مطمئن نیست. «میزبانی از یک اندوفیت، معمولا یک هزینه متابولیک دارد، در نتیجه گیاهان حاوی اندوفیت احتمالا کمتر رشد می‌کنند و محصول کمتری هم می‌دهند». پاسخ رودریگوئز اما این است: «در تمام کارهای میدانی که در 15 سال اخیر انجام دادیم، هیچ وقت چیزی از این هزینه متابولیک ندیدیم».
بقیه اما، خوشبینی محتاطانه‌ای دارند. مگان نیکولایسن، که در دانشگاه آرهاس دانمارک روی عوامل بیماری‌زای گیاهان کار می‌کند، فکر می‌کند که اندوفیت‌ها می‌توانند راه خوبی برای مقابله با بیماری و خشکسالی باشند، و با بیماری‌هایی مانند زنگ گندم مبارزه کنند؛ حوزه‌ای که رودریگوئز هم قصد ورود به آن را دارد. ولی نیکولایسن می‌افزاید که آغشته کردن بذر با اندوفیت و کنترل رشد گیاهان در شرایط متفاوت آب‌و‌هوایی کار سختی خواهد بود.
53271
نظر شما