آسیایی دانشمند (9 ژوئن 2024) – در 8 ژوئن 2023، دانشمندان اداره ملی اقیانوسی و جوی در ایالات متحده رسما ورود ال نینو را اعلام کردند – سیگنالی برای دولت ها، کشاورزان و دانشمندان کشاورزی در سراسر جهان برای آماده شدن برای یک سال گرم.
در آسیای جنوب شرقی، آوریل تا ژوئن معمولاً گرم ترین زمان سال است قبل از اینکه باران های موسمی آن را خاموش کنند. اما در سال 2023، ال نینو درجه حرارت بالایی را در طول ماه های تابستان به ارمغان آورد و نگرانی ها را در مورد تأثیر آن بر تولید مواد غذایی در منطقه افزایش داد. به عنوان مثال، وزارت کشاورزی و تعاون تایلند پیش بینی می کند که تولید برنج می تواند تا شش درصد برای فصل برداشت 2023-24 این کشور کاهش یابد. تایلند یکی از صادرکنندگان اصلی برنج در آسیا است.
در جریان رویداد قبلی ال نینو در سال 2015، 85 درصد از استان های فیلیپین با خشکسالی شدید مواجه شدند. به گفته وزارت کشاورزی فیلیپین، تا مارس 2016، حدود 217 میلیون دلار محصول به دلیل گرما از بین رفته است.
اگرچه بسیاری از محصولات اصلی برای مقاومت در برابر گرما تکامل یافته اند، اما اغلب قادر به انطباق با گرمای شدید و خشکسالی نیستند و در نتیجه عملکرد کمتری دارند و گاهی اوقات محصول از بین می رود.
دانشمندان در آسیای جنوب شرقی با درک تأثیر افزایش گرما به طور کلی و رویدادهایی مانند ال نینو به طور خاص بر کشاورزی، در حال توسعه محصولات مقاوم به گرما هستند. آنها همچنین به سیاستمداران و کشاورزان محلی در مورد بهترین شیوه های کشاورزی توصیه می کنند تا اطمینان حاصل شود که آسیای جنوب شرقی – محل زندگی 8.5 درصد از جمعیت جهان – تغذیه می شود.
این یک وعده غذایی بدون برنج نیست
برای بسیاری از فرهنگ ها در آسیای جنوب شرقی، یک وعده غذایی بدون برنج ناقص است. بنابراین جای تعجب نیست که اکثر کالری های مصرف شده در منطقه از این غذای اصلی تامین می شود – بیش از 75 درصد، بسته به کشور.
با این حال، برنج به ویژه به گرمای شدید حساس است. در سال 2015، رویداد ال نینو باعث شد تولید برنج تنها در جنوب شرقی آسیا 15 میلیون تن کاهش یابد. بر اساس اعلام سازمان خواربار و کشاورزی ایران، این کاهش در سطح جهانی به تورم 16 درصدی قیمت برنج کمک کرده است.
موسسه بین المللی تحقیقات برنج (IRRI) در فیلیپین، با بیش از 600 شریک تحقیق و توسعه در سراسر جهان، در خط مقدم تحقیقات برنج برای توسعه انواع قوی برای تضمین امنیت غذایی در منطقه است. در یک مطالعه برجسته که در Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است، IRRI دقیقاً گزارش می دهد که محصول برنج چقدر به گرما حساس است.
محققان رابطه بین روند دما و عملکرد برنج را در طی 24 سال در فیلیپین بررسی کردند و دریافتند که به ازای هر درجه افزایش حداقل درجه حرارت در طول فصل رشد، عملکرد برنج 10 درصد کاهش می یابد.
یکی از تکنیک‌های قابل توجهی که IRRI برای تولید برنج مقاوم به گرما اتخاذ کرده است، ویرایش ژنوم است که در آن دانشمندان به طور مستقیم DNA گیاه را برای معرفی یک صفت مورد نظر اصلاح می‌کنند. ویرایش ژنوم نیز یک تکنیک سریع و مقرون به صرفه است که می تواند به عنوان مکملی برای اصلاح معمولی استفاده شود.
Inez Slamet-Loedin، رئیس بخش طراحی و اعتبارسنجی ژنتیکی برنج در IRRI، در مصاحبه ای با وی توضیح داد: «با ویرایش، می توانیم مستقیماً یک صفت یا آلل خاص را به گونه های محبوب معرفی کنیم، با تقلید از تنوع موجود. مجله آسیایی دانشمند. در مقایسه با اصلاح نژاد معمولی – که می‌تواند چندین نسل طول بکشد – ویرایش ژنوم تنها به یک سوم زمان نیاز دارد.
مرحله بعدی تعیین اینکه کدام مرحله از رشد برنج برای معرفی اصلاح بهتر است. مراحل رشد برنج را می توان تقریباً به سه بخش تقسیم کرد: مرحله رویشی که شامل جوانه زنی و رشد اولیه گیاهچه است. فاز زایشی که با افزایش ارتفاع بوته، پیچ و مهره، درجه بندی و گلدهی مشخص می شود. و مرحله رسیدن که گیاه را قبل از برداشت به بلوغ می رساند. در میان آنها، دوره تولید مثل حساس ترین به درجه حرارت بالا است. محققان در حال حاضر این فاز را هدف قرار داده اند تا ژنوم را ویرایش کنند تا آن را مقاوم تر در برابر حرارت کنند.
اسلامت لودین با بیان اینکه در حال حاضر حدود 97 ژن مرتبط با مقاومت حرارتی شناسایی شده است که 23 مورد آن شبیه سازی شده است، افزود: مطالعات در زمینه ویرایش ژن های مقاومت حرارتی در حال حاضر در IRRI ادامه دارد.
مزایای آزمایشی
چندین سال طول می کشد تا تحقیقات در حال انجام برای عرضه انواع برنج جدید و مقاوم به گرما به بازار باشد. در همین حال، BP Mallikarjuna Swamy، دانشمند ارشد I برای کشت برنج و تقویت زیستی در IRRI، به مجله آسیایی دانشمند گفت که کشاورزان باید توجه بیشتری به پیش بینی های آب و هوا از بخش های هواشناسی محلی خود داشته باشند و محصولات خود را بر اساس آن انتخاب کنند.
به عنوان مثال، او گفت، کشاورزان می توانند گونه های برنج مقاوم به گرما را که از قبل در بازار وجود دارد، مانند Nagina22 (N22) بکارند و زمان کاشت خود را در فاز زایشی حساس به گرما تنظیم کنند. نه همزمان با گرم ترین ماه های سال سوامی گفت: “این به معنای برداشت قبل از شروع گرما یا کاشت به گونه ای است که در مرحله بحرانی از تنش گرمایی جلوگیری شود.”
علاوه بر برنج، دانشمندان در حال مطالعه انواع دیگر گیاهان مانند حبوبات برای بهبود مقاومت آنها در برابر گرما هستند. هارش نایار، استاد دپارتمان گیاه شناسی دانشگاه پنجاب در هند، ژنوتیپ های مقاوم به حرارت نخود، ماش و لوبیا اوراد را با موفقیت شناسایی کرده است. نیار در مصاحبه با وی گفت: “این ژنوتیپ های مقاوم به گرما پایداری عملکرد تولیدمثلی را در شرایط تنش گرمایی نشان داده اند.” مجله آسیایی دانشمند.
در مقایسه با همتایان حساس خود به گرما، این ژنوتیپ‌ها حفظ کلروفیل بهتر، کاهش آسیب اکسیداتیو و افزایش گره‌سازی را دارند که همگی نشانه‌های عملکرد سلولی برتر هستند که به آنها در تحمل گرما کمک می‌کند.
گندم یکی دیگر از محصولات اصلی در آسیا است که برای افزایش مقاومت آن در برابر گرمای شدید مورد مطالعه قرار گرفته است. بر اساس مطالعه ای که در سال 2015 در Nature Climate Change منتشر شد، با هر درجه افزایش دما، عملکرد گندم حدود شش درصد کاهش می یابد. دانشمندان مؤسسه بورلاگ برای جنوب آسیا در دهلی نو با مرکز بین المللی بهبود ذرت و گندم مستقر در مکزیک برای آزمایش مقاومت 3322 گونه جدید گندمی که در هند تولید کردند، همکاری کردند. تیم تحقیقاتی این سویه‌ها را زودتر در فصل رشد (اکتبر) زمانی که دماها بالاتر بود کاشتند و دریافتند که بهترین سویه‌ها تقریباً دو تن در هکتار بیشتر از رقم استاندارد گندم محصول داشتند. این مطالعه در Genes در سال 2021 منتشر شد.
در آینده، این فقط آنهایی نیستند که در یک آزمایشگاه توسعه یافته اند انواعی که به کاهش استرس گرمایی در کشاورزی کمک خواهد کرد، دولت ها و شهرداری های محلی نیز باید با یکدیگر همکاری کنند تا اطمینان حاصل شود که کشاورزان به منابعی مانند انرژی مقرون به صرفه و سیستم های آبیاری برای رشد پایدار محصولات خود دسترسی دارند. به عنوان مثال، تامین ناکافی آب، می تواند اثرات گرمای شدید در مزرعه برنج را تشدید کند. به طور مشابه، سیستم‌های اداری نرم‌تری برای تأیید مؤثر دولت در مورد گونه‌های مقاوم در برابر حرارت جدید ایجاد می‌شوند تا بتوانند زودتر به دست کشاورزان برسند.
Slamet-Loedin گفت: زمانی که ما انواع جدیدی را توسعه می دهیم همکاری با شرکای ملی و محلی بسیار مهم است تا محصول مناسب برای شرایط محلی سریعتر به ذینفع برسد و نیازهای محلی را برآورده کند.
–
این مقاله برای اولین بار در نسخه چاپی مجله آسیایی دانشمند، ژانویه 2024 منتشر شد.
برای عضویت در مجله چاپی دانشمند آسیایی اینجا را کلیک کنید.
حق چاپ: مجله دانشمند آسیایی; تصویر: توسط یونگ وی
سلب مسئولیت: این مقاله لزوماً منعکس کننده نظرات AsianScientist یا کارکنان آن نیست.