گندمی که برای خود کود میسازد
گندم خودکودساز، نوآوری شگفتانگیز دانشمندان دانشگاه دیویس آمریکا است که با ویرایش ژنی، گیاه را قادر میسازد ازت را از هوا تثبیت کرده و بدون نیاز به کود شیمیایی رشد کند.
یک پدیده و نوآوری شگفتانگیز در جهان کشاورزی، کشف گندمهایی است که میتوانند خود، کود مورد نیازشان را تولید کنند؛ گندمهایی که دیگر به کودهای شیمیایی وابسته نیستند و از هزینههای زیاد، آلودگیهای محیطی و مشکلات تأمین کود در زمان کاشت و داشت رهایی مییابند.
اخبار سبز کشاورزی؛ این فناوری تحولی بزرگ در کاهش مصرف کودهای شیمیایی، افزایش بهرهوری خاک و حرکت به سوی کشاورزی پایدار و سبز محسوب میشود.
فناوری CRISPR در خدمت کشاورزی پایدار
تکنولوژی یادشده توسط گروهی از محققان کشاورزی دانشگاه دِیویس کالیفرنیا (UC Davis) ابداع شد. در این روش، با استفاده از فناوری نوین ویرایش ژنوم (CRISPR)، ژنهای گندم طوری تنظیم میشوند که بتوانند عناصر مغذی خود را بهصورت طبیعی بسازند.
مکانیسم این فرآیند به این شکل است که گیاه با آزاد کردن ترکیبات شیمیایی خاص در خاک، به باکتریهای مفید کمک میکند تا ازت موجود در هوا را جذب کرده و در اختیار ریشه گیاه قرار دهند. به این فرآیند زیستی تثبیت ازت (Nitrogen Fixation) گفته میشود — روشی که پیشتر در خانوادهی گیاهان لگوم مانند نخود و لوبیا مشاهده میشد.
اهمیت گندم خودکودساز در امنیت غذایی جهانی
در کشورهای در حال توسعه، این نوآوری نقشی حیاتی دارد؛ زیرا کمبود منابع مالی مانع دسترسی کشاورزان خرد به کودهای شیمیایی گرانقیمت است. در بسیاری از مناطق روستایی آفریقا، که مزارع کوچک صرفاً برای تأمین معیشت خانوادگی استفاده میشوند، گندمی که بدون نیاز به کود شیمیایی رشد کند، میتواند به تحولی بنیادین در امنیت غذایی منجر شود.
موفقیت در تولید گندم خودکودساز، پس از نتایج موفق قبلی روی برنج به دست آمده است و پژوهشگران درصددند این فناوری را به سایر محصولات اساسی کشاورزی نیز تعمیم دهند.
تأثیر کودهای شیمیایی بر محیط زیست
گندم دومین محصول پرمصرف غذایی جهان است و بخش بزرگی از مصرف کودهای ازته را به خود اختصاص میدهد؛ بیش از ۱۸ میلیون تن کود ازتی هر سال برای کشت گندم در جهان مصرف میشود.
در حالی که گیاه تنها حدود ۳۰ تا ۵۰ درصد از این منابع را جذب میکند، بخش زیادی از آن وارد آبهای زیرزمینی و رودخانهها شده و باعث آلودگی، کاهش اکسیژن و مرگ میلیونها جاندار آبزی میشود.
افزون بر این، ازت آزادشده در خاک به اکسید نیتروژن تبدیل شده و به تشدید گرمایش جهانی دامن میزند.
چگونگی تثبیت ازت در گندم
باکتریهای تثبیتکنندهی ازت آنزیمی به نام نیتروژِناز تولید میکنند که تنها در شرایط کماکسیژن فعال میشود. در خانواده نخود، غدههای ریز اطراف ریشه، چنین محیطی ایجاد میکنند؛ اما گندم فاقد این ساختار است و به همین دلیل ناچار به جذب ازت از طریق کود شیمیایی است.
پژوهشگران دههها تلاش کردند تا این ویژگی را به گیاهان غیربقولی منتقل کنند. سرانجام محققان آمریکایی با بررسی ۲۸۰۰ ترکیب شیمیایی تولیدشده طبیعی توسط گیاهان، به ۲۰ ماده مؤثر رسیدند که با جذب باکتریها و تشکیل لایههای زیستی (Biofilm)، میتوانستند فضای کماکسیژن ایجاد کرده و فعالیت نیتروژناز را ممکن سازند.
آنها سپس ژنهای مسئول تولید این ترکیبات را شناسایی کرده و به کمک فناوری CRISPR، گندم را طوری ویرایش کردند که مقدار بیشتری از ترکیب آپیژنین (Apigenin) تولید کند؛ مادهای که باعث تثبیت مؤثر ازت در خاک میشود.
میلیاردها دلار صرفهجویی در هزینه کشاورزی
بر پایهی گزارش وزارت کشاورزی آمریکا در سال ۲۰۲۳ میلادی، بیش از ۲۳ میلیارد دلار صرف خرید کودهای شیمیایی در آمریکا شده است.
با توجه به بیش از ۲۰۰ میلیون هکتار سطح زیرکشت گندم در این کشور، اگر تنها ۱۰ درصد صرفهجویی در مصرف کود حاصل شود، سالانه بیش از یک میلیارد دلار به نفع کشاورزان خواهد بود.
این فناوری نهتنها صرفهجویی اقتصادی عظیمی در پی دارد، بلکه به کاهش آلودگی خاک و آب، حفظ تنوع زیستی و کاهش گازهای گلخانهای نیز کمک خواهد کرد.
منبع: ماهنامه دام و کشت و صنعت – شماره ۳۰۱ – مهر ۱۴۰۴
