فناوری تراریخته از بحران آب جلوگیری خواهد کرد

با مهندسی ژنتیک گیاهان متحمل به خشکی؛

فناوری تراریخته از بحران آب جلوگیری خواهد کرد

روپیش پادیال*

محدودیت منابع نفت و گاز را فراموش کنید. بحرانی که کمتر مورد بحث قرار گرفته اما بسیار جدی‌تر و تلخ‌تر است این است که آب آشامیدنی و پاکیزه در جهان در حال تمام شدن است.

بیش از یک میلیارد نفر در جهان دسترسی کافی به آب شیرین ندارند. بسیاری از بیماری­ ها در کشورهای در حال توسعه که باعث مرگ میلیون ها نفر در سال می­شوند با آب در ارتباط هستند (تخمین زده شده است که در هر 17 ثانیه یک کودک در اثر اسهال می­میرد).

در حال حاضر در برخی از نقاط جهان کمبود آب در حدی است که تنها چند ساعت در هفته آب جریان دارد و اگر چه همه مردم باید هزینه آب مصرفی خود را به دولت بپردازند اما برای تامین همه آب مورد نیاز خود باید به تامین کنندگان خصوصی مراجعه کنند. این راه برای ثروتمندان مقرون به صرفه است، در حالی که برای طبقات پایین و متوسط یک مشکل بزرگ ​​است. برای بسیاری از کشورهای در حال توسعه، در حقیقت آب تعیین کننده­ رفاه و فقر است.

بنابراین، قبل از آنکه کمبود آب به یکی از علل عمده جنگ بین ملت­ ها تبدیل شود، باید به سرعت راه حلی برای مدیریت بهره‌برداری از آب بیابیم.

بیشتر آب جهان در اقیانوس­ ها قرار دارد و تنها 3 درصد آب جهان آشامیدنی است و می­تواند برای کشاورزی و شرب استفاده شود. بیشترِ این 3 درصد نیز به صورت یخ زده در یخچال‌های طبیعی و یخ ­های قطبی قرار دارد و تنها نیم درصد آن قابل دسترسی است. بیش از دو سوم از این نیم درصد نیز در بخش کشاورزی استفاده می­شود. بنابراین اگر قصد داریم مصرف آب را کاهش دهیم، باید بر روی کشاورزی پایدار و کارآمد متمرکز شویم که می‌تواند مصرف آب را تا 95 درصد کاهش دهد. با جمعیت در حال رشد جهان، تولید محصولات زراعی بیشتر با استفاده از آب کمتر و در زمین­های کشاورزی کوچکتر ضروری است.

بخش کوچکی از سطح زمین قابل کشت است و به دلیل فقدان زیرساخت، پوشش جنگلی و یا حفظ منابع طبیعی از این مقدار تنها یک سوم (37 درصد) آن برای کشاورزی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد. در حقیقت صرفه‌جویی در زمین کشاورزی هم یکی از مشکلات انسان است اما کمبود آب مهمترین بحران است.

پرسش این است که چگونه ممکن است با آب کمتر محصول بیشتر کشت شود؟ یک گزینه این است که راهی پایدار برای حذف نمک از ذخایر (بی انتهای) آب دریا بیابیم. مزرعه­ای در جنوب استرالیا از انرژی خورشیدی برای استخراج آب دریا و نمک زدایی آن جهت تولید آب شیرین استفاده کرده است، که این روش می­تواند برای کشت محصولات در گلخانه­ های بزرگ مورد استفاده قرار گیرد.

23 هزار صفحه در کنار یک برج بلند خورشیدی به ارتفاع 127 متر، آب شیرین، گرما و برق مورد نیاز برای 17 هزار تن گوجه فرنگی در سال را تأمین می‌کند

این مزرعه در منطقه‌ای خشک و لم­ یزرع بنا شده است و گیاهان با سیستم­ های هیدروپونیک که به خاک نیاز ندارند و آب بسیار کمی مصرف می‌کنند کشت می­شوند. این شیوه بهینه کشت محصولات زراعی به طور قابل توجهی استفاده از آب شیرین را در مناطق گرم و خشک کاهش می­دهد. تنها مسئله هزینه­ های بالای راه‌اندازی این طور گلخانه­ ها است. به همین دلیل این راهکار چندان رواج نیافته است.

اگر کشاورزان بتوانند در روش‌های سنتی کشت، آب کمتری مصرف کنند و در عین حال مشابه قبل برداشت داشته باشند به راه‌حل واقعی رسیده‌ایم. این مسئله به ویژه در مناطق در معرض خشک­سالی بسیار مهم است. گیاه‌شناسان در سراسر جهان مشغول شناسایی ژن­های گیاهانی هستند که قادر به رشد در مناطق خشک و شرایط بی­آبی هستند. مثلا چه چیزی باعث می شود که برخی از ارقام برنج در مناطق بالادست و برخی دیگر تنها در مناطق پایین دست و به صورت غرقاب قابل کشت باشند؟

برنج کوهستان در بولیوی بر روی دامنه کوه، به دور از هر گونه مزارع باتلاقی کشت می­شود.

هنگامی که راز تحمل خشکی در ژن یک گیاه شناسایی شود، می­توان آن را از طریق مهندسی ژنتیک به گیاهان وارد کرد.

کشاورزان به طور سنتی از طریق فرایندی زمان‌بر و پر زحمت و پشت سر گذاشتن چندین نسل، محصولات زراعی مقاوم به خشکی را توسعه می­دهند اما مهندسی ژنتیک یک میان­بُر برای آن ارائه می­کند.

 گیاهان بیابانی می­دانند چگونه رطوبت را حفظ نموده و با گرما مقابله کنند.

اخیرا در یک مطالعه، سیستم ساختاری ریشه­ های گوناگون در انواع مختلف نخود تعیین شده است. دانشمندان امیدوارند در مطالعات آینده بتوانند ژن­ هایی را شناسایی کنند که ساختار ریشه کارآمدتری را برای جذب آب و مواد غذایی از خاک خشک ارائه کنند. هنگامی که یک عامل ژنتیکی شناسایی می­شود، دانشمندان قادرند به طور مستقیم ژن را به گیاه هدف انتقال دهند تا کمک کند آب بیشتری را جذب کند.

یکی از عوامل مهم برای ایجاد تحمل به خشکی در گیاهان، هورمون گیاهی آبسزیک اسید (ABA) است، که باعث افزایش بهره ­وری آب گیاهان در شرایط خشکی می‌شود. اما آبسزیک اسید فرایند فتوسنتز گیاه را نیز کاهش می­ دهد، که این امر باعث کاهش رشد گیاه در بلند مدت شده، و در نتیجه میزان محصول را کاهش می­دهد.

اما این گونه نیست که همه گیاهان با چنین معادله‌ای درگیر باشند: گیاهان زراعی مدرن، یک ژن کلیدی را از دست داده­ اند که گیاهان اولیه مانند خزه ­ها را در برابر کم آبی شدید مقاوم می ­ساخت. این ژن حدود 500 میلیون سال پیش به این گیاهان اجازه می­داد آب شیرین را به طور کارآمد مدیریت کنند. خزه­ های بیابانی امروزی نیز آب را از طریق برگ های خود به گونه‌ای جمع­ آوری می ­کنند که در شرایط خشکی بتوانند به رشد خود ادامه دهند.

مهندسی ژنتیک گیاهان متحمل به خشکی و کم‌آبی هم‌اکنون به چالش جدی پیش‌روی دانشمندان تبدیل شده است. محصولاتی که بتوانند با حداقل آبیاری رشد کرده و در نهایت به کنار آمدن انسان با معضل کمبود آب کمک کنند. باید سیستم­ های متحمل به کم آبی را معرفی کنیم که بسیاری از گیاهان مدرن آن را از دست داده ­اند اما برخی گیاهان اولیه مانند خزه ­ها همچنان آن را حفظ کرده ­اند.

باید توجه داشت اگرچه مهندسی ژنتیک گیاهان در دو دهه اخیر موضوع بحث‌های رسانه‌ای بوده است، اما بر اساس مطالعات علمی گسترده و معتبر، محصولات تراریخته موجود در بازار برای مصرف ایمن هستند. واقعیت این است که ما در نهایت نیاز به استفاده از تمام تکنولوژی در دسترس داریم و ظرفیت‌های فناوری تراریخته بسیار بیش از آن است که کنار گذاشته شود.

* (Rupesh Paudyal) استاد دانشگاه لیدز، فوق دکتری زیست شناسی سلولی و مولکولی

منبع: ایندیپندنت