القمح هو المحصول الأكثر انتشارًا في العالم ويحتل المرتبة الثانية بعد الأرز من حيث الاستهلاك البشري - حيث تصل المحاصيل العالمية إلى 750 مليون طن.

يعتقد العلماء أنه يمكن مضاعفة إنتاج القمح العالمي من خلال الوصول إلى "الإمكانات الوراثية غير المستغلة" لهذا المحصول.

باستخدام التقنيات الحديثة مثل التكاثر السريع وتحرير الجينات، يقول الفريق الدولي المسؤول عن البحث الجديد إنه سيكون من الممكن زراعة أنواع جديدة من القمح مصممة لكل منطقة يتم زراعتها فيها.

اعتمادًا على جيناتها ، تلتقط أنواع مختلفة من القمح الماء وأشعة الشمس والمغذيات بطرق مختلفة. يقترح العلماء أنه باستخدام الجينوم الأمثل لمحاصيل القمح ستكون قادرة على إنتاج محصول أعلى من الحبوب لكل فدان.

واستخدمت الدراسة، التي أعدتها مؤسسة Rothamsted Research في المملكة المتحدة، البيانات الموجودة حول كيفية مساهمة الجينات المختلفة في السمات النباتية الفردية "مثل الحجم والشكل والتمثيل الغذائي والنمو".

أجروا الملايين من عمليات المحاكاة لتصميم نباتات قمح مثالية مناسبة لبيئاتهم المحلية بشكل فعال. بمقارنة هذه الأنواع مع الأصناف المتكيفة محليًا ، وجدوا في جميع الحالات أن أصناف القمح الحالية كانت ضعيفة الأداء بالنسبة لمحصول الحبوب.

وقال الدكتور ميخائيل سيمينوف، أحد معدي الدراسة: "أصناف القمح الحالية، في المتوسط ​، في منتصف الطريق فقط فيما يتعلق بالإنتاجية التي يمكن أن تنتجها نظرًا للتفاوت بين العوامل الوراثية وظروف زراعة القمح المحلي.

وأضاف "يمكن مضاعفة الإنتاج العالمي من القمح من خلال التحسين الوراثي لأصناف القمح المحلية دون زيادة مساحة القمح العالمية".

قال الزميل الذي يقود الدراسة الدكتور نيماي سيناباتي إن تحسين "فجوة العائد الجيني" سيساعد في إطعام سكان العالم المتزايدين ويقلل الضغط لتحويل الموائل البرية إلى أراضٍ زراعية.

لقد قام البشر بتربية القمح منذ آلاف السنين وكان التأثير على جنسنا هائلًا - غالبًا ما توصف الزراعة بأنها الخطوة الثورية الأولى في الحضارة الإنسانية لأنها أدت إلى المستوطنات وتطور الهياكل الاجتماعية.

يعتبر القمح اليوم هو المحصول الأكثر انتشارًا في العالم ويحتل المرتبة الثانية بعد الأرز من حيث الاستهلاك البشري ، حيث تبلغ المحاصيل العالمية 750 مليون طن.

تبحث الدراسة الجديدة المنشورة في مجلة Nature Food في 53 منطقة زراعة قمح في 33 دولة ، تغطي جميع بيئات زراعة القمح العالمية.

قام الفريق أولاً بحساب العائد المحتمل من 28 نوعًا من أصناف القمح المزروعة بشكل شائع في كل موقع من هذه المواقع ، بافتراض أن أفضل ظروف الزراعة كانت مناسبة لكل منها.

تباينت المحاصيل التي تم تسليمها بشكل كبير ، مع أقل من أربعة أطنان للهكتار في أستراليا وكازاخستان ، مع 14 طنًا للهكتار في نيوزيلندا.

ولكن تم تحسينها من خلال استبدال الأصناف المحلية بأصناف مثالية من القمح تفضل سمات معينة ، مثل "تحمل الجفاف والاستجابة لضغوط الحرارة ، وحجم واتجاه الأوراق العلوية التي تلتقط الضوء ، وتوقيت دورة الحياة الرئيسية. الأحداث ".

وفقًا للدراسة ، من خلال تحسين هذه السمات الرئيسية ، يمكن سد فجوة متوسط ​​العائد الوراثي العالمي بنسبة 51 ٪ - مما يعني أنه يمكن مضاعفة إنتاج القمح العالمي.

قال الدكتور سيناباتي: "ليس من المستغرب أن الدول التي لديها أقل عوائد حالية يمكن أن تحقق أقصى استفادة من سد فجوات إنتاجها الجيني".

"ومع ذلك ، حتى التحسينات في تلك البلدان التي لديها فجوة إنتاجية وراثية متوسطة من 40 إلى 50٪ ، ولكن مع نسبة كبيرة من مساحة حصاد القمح العالمية - مثل المنتجين الرئيسيين الهند ، وروسيا ، والصين ، والولايات المتحدة الأمريكية ، وكندا ، وباكستان - سيكون له تأثير كبير على إنتاج القمح العالمي بسبب زيادة مساحات زراعة القمح المعنية ".

وفقًا للباحثين ، قبل هذه الدراسة ، لم يكن معروفًا مدى اتساع فجوات الإنتاجية الوراثية على المستوى القطري والعالمي.

يقولون إن مفهوم فجوة الغلة الوراثية هذا يتناقض مع النظرة الحالية والأكثر تقليدية لفجوة الغلة التي تقارن المحاصيل بكيفية أدائها في ظل الإدارة المثلى "نتيجة لعوامل مثل الآفات أو الأمراض ، أو نقص المغذيات ، أو البذر أو الحصاد في الوقت الخطأ ".

قال الدكتور سيمينوف: "يشير تحليلنا إلى أن مثل هذه الفجوات الجينية الناتجة عن التكيف الجيني دون المستوى الأمثل يمكن ، من الناحية النسبية ، أن تكون كبيرة مثل فجوة الغلة التقليدية بسبب إدارة المحاصيل والتربة غير الكاملة".

وأضاف: "تم تدجين القمح لأول مرة منذ حوالي 11000 عام، ولكن على الرغم من ذلك - ناهيك عن تسلسل الجينوم بأكمله في عام 2018 - لا يزال المحصول بعيدًا عن كونه في أفضل حالاته الوراثية".