الجينوم الزراعي: مستقبل الأمن الغذائي ومقاومة التغيرات المناخية

شراكة عالمية بين أكاديمية البحث العلمي والتكنولوجيا وجامعة ولاية فرجينيا الغربية مصر والولايات المتحدة إطلاق العنان لقوة الجينوم الزراعي

في خطوة تاريخية تعد بتحويل مشهد الأمن الغذائي والزراعة على مستوى العالم، أعلنت جامعة ولاية فرجينيا الغربية (WVSU) بالولايات المتحدة الأمريكية وأكاديمية البحث العلمي والتكنولوجيا (ASRT) في مصر عن إطلاق شراكة عالمية طموحة. تهدف هذه المبادرة الرائدة إلى إنشاء منصة دولية مشتركة تركز على تعزيز المرونة الزراعية، وتأمين الغذاء، ودفع الابتكار في مجال الجينوم الزراعي. تأتي هذه الشراكة في وقت حرج يواجه فيه العالم تحديات متزايدة تتعلق بتغير المناخ، وندرة الموارد المائية، وتزايد الطلب على الغذاء، مما يجعل الاستثمار في العلوم الجينومية الزراعية ضرورة ملحة لتحقيق مستقبل غذائي مستدام.

تتجاوز هذه الشراكة مجرد تبادل الخبرات، لتؤسس لتعاون بحثي وتطويري عميق يركز على تسخير أحدث التقنيات الجينومية لمواجهة التحديات الملحة التي تواجه المزارعين في مصر وولاية فرجينيا الغربية، وفي جميع أنحاء العالم. ومن المتوقع أن يكون لهذه الشراكة تأثيرات بعيدة المدى على إنتاج المحاصيل، وتحسين جودتها، وزيادة قدرتها على التكيف مع الظروف البيئية القاسية.

1. جوهر الشراكة: الابتكار الجينومي من أجل الأمن الغذائي
   تشتمل المبادرة الجديدة على تعاون مكثف في مجالات البحث المتطورة في جينوم النباتات، والتكنولوجيا الحيوية، وتربية النبات الوظيفية. هذه المجالات الثلاثة مترابطة بشكل وثيق وتعد حجر الزاوية في تطوير محاصيل أكثر كفاءة ومقاومة للضغوط لبيئية.

جينوم النباتات
يمثل علم الجينوم مفتاح فهم الشفرة الوراثية للنباتات. من خلال تحليل جينوم المحاصيل، يمكن للعلماء تحديد الجينات المسؤولة عن الصفات المرغوبة مثل مقاومة الأمراض، تحمل الجفاف، زيادة الإنتاجية، وتحسين القيمة الغذائية. هذه المعرفة الجينومية تمكن الباحثين من تسريع عملية تطوير سلالات نباتية جديدة ومحسنة بشكل كبير مقارنة بالطرق التقليدية.

التكنولوجيا الحيوية
توفر التكنولوجيا الحيوية الأدوات والتقنيات اللازمة للتلاعب بالجينات على المستوى الجزيئي. تتضمن هذه التقنيات تعديل الجينات (Gene Editing) باستخدام أدوات مثل كريسبر-كاس9 (CRISPR-Cas9)، وهي تقنية ثورية تسمح للعلماء بإجراء تعديلات دقيقة للغاية على الحمض النووي (DNA) للنبات. يمكن استخدام تعديل الجينات لإدخال صفات جديدة أو تحسين الصفات الموجودة في المحاصيل، مثل تعزيز مقاومتها للآفات أو زيادة محتواها من الفيتامينات والمعادن.

تربية النبات الوظيفية
تركز تربية النبات الوظيفية على اختيار وتطوير النباتات بناءً على وظائفها البيولوجية المحددة واستجابتها للبيئة. بدلاً من مجرد التركيز على المظهر الخارجي أو الإنتاجية الإجمالية، تهدف التربية الوظيفية إلى فهم كيف تؤثر الجينات على الأداء الوظيفي للنبات في ظل ظروف بيئية معينة، مما يمكن من تطوير محاصيل تتكيف بشكل أفضل مع تحديات مثل ملوحة التربة أو ارتفاع درجات الحرارة.

2. التزام متبادل ورؤية مشتركة:
   يؤكد الدكتور إريك كيج (Erick Cage)، رئيس جامعة ولاية فرجينيا الغربية، على أهمية هذا التعاون قائلًا: “إن حقيقة أن أبحاث جينوم جامعة ولاية فرجينيا الغربية قد جذبت انتباه أكاديمية البحث العلمي والتكنولوجيا هي شهادة على العمل المهم الذي يقوم به علماؤنا وأعضاء هيئة التدريس والطلاب لدينا. نتطلع إلى التقدم المستمر في مجال الجينوم الذي سينتج عن هذه الشراكة العالمية.”

الاتفاقية الرسمية

الاتفاقية الرسمية، التي تم توقيعها في شهر مايو، توفر إطارًا شاملاً للعديد من أوجه التعاون، بما في ذلك:
• تبادل أعضاء هيئة التدريس والطلاب: يهدف هذا التبادل إلى نقل المعرفة والخبرات بين المؤسستين، وتوفير فرص تدريب فريدة للطلاب والباحثين الشباب في بيئات بحثية متنوعة.
• تبادل البيانات الجينومية: يعد تبادل البيانات الجينومية أمرًا بالغ الأهمية لتسريع وتيرة الاكتشافات. فمن خلال تجميع وتحليل البيانات من مصادر مختلفة، يمكن للباحثين الحصول على رؤى أعمق حول الجينات التي تتحكم في الصفات الزراعية المهمة.
• برامج التدريب المشتركة: ستسهم هذه البرامج في بناء القدرات وتأهيل جيل جديد من المتخصصين في الجينوم الزراعي والتكنولوجيا الحيوية، وهو أمر حيوي لتلبية الاحتياجات المستقبلية لقطاع الزراعة.
• التطوير المشترك للتكنولوجيا: من خلال تضافر الجهود في البحث والتطوير، يمكن للمؤسستين تطوير تقنيات وأدوات مبتكرة يمكن تطبيقها لتحسين المحاصيل الزراعية بشكل مباشر.

تتضمن الشراكة أيضًا التزامًا مشتركًا بقيمة 2 مليون دولار أمريكي في الموارد المشتركة، والبنية التحتية، وجهود بناء القدرات بين المؤسستين. هذا الاستثمار يؤكد على الجدية والالتزام بتحقيق أهداف الشراكة على المدى الطويل.

1. رؤية الدكتور أوميش ك. ريدي: من التحديات المحلية إلى التأثير العالمي:
   كان الدكتور أوميش ك. ريدي (Dr. Umesh K. Reddy)، أستاذ علم الوراثة وأحد المهندسين الرئيسيين لهذه الاتفاقية، له دور محوري في بلورة هذه الشراكة. يوضح الدكتور ريدي: “نشأت هذه الشراكة من محادثات مشتركة حول كيف يمكن للجينوم أن يحل بشكل مباشر المشكلات التي تواجه المزارعين في مصر وولاية فرجينيا الغربية وخارجها. إن قيادة جامعة ولاية فرجينيا الغربية المتنامية في جينوم النبات، جنبًا إلى جنب مع الرؤية الاستراتيجية لأكاديمية البحث العلمي والتكنولوجيا للأمن الغذائي والتغذوي، يخلق فرصة مثيرة للتأثير العالمي والابتكار الذي يقوده الطلاب.”
   تؤكد رؤية الدكتور ريدي على أن الحلول العلمية، حتى لو بدأت بمعالجة تحديات إقليمية، يمكن أن يكون لها تأثير عالمي هائل. فالمشكلات التي يواجهها المزارعون في مصر، مثل ندرة المياه وملوحة التربة، لها نظير في العديد من مناطق العالم التي تعاني من ظروف بيئية مماثلة.

الأدوات الجينومية المتقدمة لتعزيز مرونة المحاصيل:
سيركز البرنامج على تطوير أصناف المحاصيل المقاومة للإجهاد (Stress-tolerant Crop Varieties) والغنية بالمغذيات (Nutrient-rich Crop Varieties) باستخدام مجموعة من الأدوات الجينومية المتقدمة:
• تقنية تعديل الجينات (Gene-editing Technology): كما ذكرنا سابقًا، تعد تقنيات تعديل الجينات، وخاصة نظام كريسبر-كاس9 (CRISPR-Cas9)، أداة قوية لإجراء تغييرات دقيقة في جينومات النباتات. يمكن استخدامها لتحسين الصفات المرغوبة مثل مقاومة الأمراض والآفات، وتحمل الجفاف، ومقاومة الملوحة، وزيادة القيمة الغذائية للمحاصيل. على سبيل المثال، يمكن تعديل جينات معينة لتمكين النباتات من إنتاج المزيد من الفيتامينات أو البروتينات، أو لتقليل تراكم المركبات الضارة. (المصدر: CABI Digital Library – Engineering resilient crops: The role of genome editing in future agriculture).
• التربية السريعة (Speed Breeding): تهدف هذه التقنية إلى تسريع دورة حياة النباتات، مما يسمح للباحثين بإنتاج أجيال متعددة من المحاصيل في فترة زمنية أقصر. هذا يسرع بشكل كبير عملية اختيار وتطوير أصناف جديدة ذات صفات محسنة. من خلال توفير بيئات نمو مثالية مع ظروف إضاءة ودرجة حرارة ورطوبة محكمة، يمكن للنباتات أن تنمو وتنتج البذور بسرعة أكبر بكثير مما يحدث في الظروف الطبيعية. (المصدر: Agricultural Research Station, Virginia State University – Plant & Soil Sciences).
• دراسات الارتباط على مستوى الجينوم (Genome-wide Association Studies – GWAS): تستخدم هذه الدراسات لتحليل الارتباطات بين الاختلافات الجينية (الأنماط الجينية – Genotypes) والصفات الظاهرية (الأنماط الظاهرية – Phenotypes) عبر جينوم كامل للكائن الحي. تسمح هذه التقنية للعلماء بتحديد المناطق الجينومية المرتبطة بصفات معينة مثل مقاومة الأمراض أو تحمل الإجهاد البيئي، مما يساعد في تحديد الجينات المستهدفة للتحسين. (المصدر: West Virginia State University – Dr. Umesh K. Reddy’s research interests).
• توصيف النسخ الجيني (Transcriptome Profiling): يدرس توصيف النسخ الجيني مجموعة جميع جزيئات الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) الموجودة في خلية أو نسيج معين في وقت معين. هذا يوفر نظرة ثاقبة حول الجينات التي يتم التعبير عنها (تفعيلها) في ظل ظروف معينة (مثل الإجهاد الحراري أو الجفاف)، مما يساعد على فهم الآليات الجزيئية للاستجابة للإجهاد وتحديد الجينات المرشحة للتحسين الوراثي. (المصدر: Frontiers in Plant Science – Global Role of Crop Genomics in the Face of Climate Change).

التركيز على المحاصيل الإقليمية ذات الأهمية الاستراتيجية:
في البداية، ستركز الأبحاث على المحاصيل ذات الأهمية الإقليمية لكلتا المنطقتين، بما في ذلك البطيخ (melons)، والفلفل (peppers)، والتوت الأزرق (blueberries). هذه المحاصيل ذات قيمة اقتصادية وثقافية كبيرة، وتواجه تحديات محددة في زراعتها. على سبيل المثال، تعتبر بعض أصناف الفلفل، مثل الفلفل الحار (Habanero peppers)، موضوعًا لأبحاث جينومية مكثفة في جامعة ولاية فرجينيا الغربية، حيث يتم استخدام الذكاء الاصطناعي لفهم الجينات التي تتحكم في حجمها ولونها ومذاقها، وهو ما يمكن أن يساهم في تطوير أصناف جديدة ذات جودة محسنة. (المصدر: West Virginia University – WVU scientists spice up genetic research through habanero peppers and AI).

التوسعات المستقبلية والتدريب الطلابي:
من المتوقع أن توسع هذه الشراكة البصمة العالمية لجامعة ولاية فرجينيا الغربية في علم الجينوم، وأن توفر لطلاب التكنولوجيا الحيوية فرصًا للبحث الدولي العملي والتدريب العلمي متعدد الثقافات. هذا النوع من التعاون الدولي لا يثري فقط الخبرة الأكاديمية للطلاب، بل يساهم أيضًا في بناء شبكة عالمية من الباحثين القادرين على معالجة التحديات الزراعية المعقدة.تمثل الشراكة بين جامعة ولاية فرجينيا الغربية وأكاديمية البحث العلمي والتكنولوجيا في مصر نموذجًا رائدًا للتعاون العلمي الدولي الهادف إلى تعزيز الأمن الغذائي والمرونة الزراعية. من خلال التركيز على الابتكار في جينوم النباتات، والتكنولوجيا الحيوية، والتربية الوظيفية، تسعى المؤسستان إلى تطوير حلول جينومية متقدمة لمواجهة تحديات مثل الإجهاد البيئي ونقص الغذاء. الالتزام المالي المشترك، وتبادل الخبرات، وتوفير فرص التدريب، كلها عوامل تؤكد على عمق وأهمية هذه المبادرة التي تبشر بمستقبل أكثر استدامة للزراعة على مستوى العالم.

إن الأمن الغذائي ليس مجرد تحدٍ محلي أو إقليمي، بل هو قضية عالمية تتطلب جهودًا وتعاونًا دوليًا. هذه الشراكة بين الولايات المتحدة ومصر تبرهن على قوة العلم والابتكار في التغلب على هذه التحديات. من خلال تسخير الإمكانات الهائلة للجينوم الزراعي، يمكننا أن نبني أنظمة غذائية أكثر مرونة واستدامة، قادرة على إطعام عدد متزايد من سكان العالم في ظل بيئة متغيرة. هذه المبادرة ليست مجرد مشروع بحثي، بل هي استثمار في مستقبل البشرية، يفتح آفاقًا جديدة لتطوير محاصيل قادرة على الصمود وتوفير الغذاء الكافي والمغذي للجميع.

WVSU and Egypt’s ASRT Launch Global Partnership in Agricultural Genomics  – West Virginia State University