كيف حولت الزراعة الحديثة نباتًا بريًا إلى عشب إشكالي

معا للقضاء على التشيع

Waterhemp في حقل الذرة

يمكن لـ Waterhemp أن يقلل بشكل كبير من محاصيل الذرة وفول الصويا ، كما يظهر على اليمين في حقل ذرة في مقاطعة إسيكس. الائتمان: جوليا كرينر ، جامعة كولومبيا البريطانية

اكتشف بحث جديد أن الزراعة تسبب تغيرات تطورية سريعة ليس فقط في المزارع ولكن أيضًا في الأنواع البرية في المناطق المجاورة.

اكتشف فريق دولي من الباحثين في جامعة بريتيش كولومبيا كيف أدى التوسع في الزراعة الحديثة إلى تحويل نبات أصلي في أمريكا الشمالية ، وهو نبات عشبة الماء الشائعة ، إلى عشب زراعي ضار.

الدراسة المنشورة في علوم، مقارنة 187 عينة من Waterhemp من المزارع المعاصرة والأراضي الرطبة المجاورة بأكثر من 100 عينة تاريخية يعود تاريخها إلى عام 1820 تم تخزينها في المتاحف في جميع أنحاء أمريكا الشمالية. من خلال تحليل التركيب الجيني للنبات على مدى القرنين الماضيين ، تمكن الباحثون من مراقبة التطور أثناء العمل في بيئات مختلفة ، تمامًا مثل كيف يمكن لدراسة بقايا الإنسان والنياندرتال أن تكشف عن رؤى أساسية في تاريخ البشرية.

عينة Waterhemp القديمة 155 سنة

عينة عشبية مائية عمرها 155 عامًا من معشبة حديقة ميسوري النباتية. الائتمان: جوليا كرينر ، جامعة كولومبيا البريطانية

قالت المؤلفة الأولى الدكتورة جوليا كرينر ، باحثة ما بعد الدكتوراه في قسم علم النبات بجامعة كولومبيا البريطانية: “إن المتغيرات الجينية التي تساعد النبات على العمل بشكل جيد في البيئات الزراعية الحديثة قد ارتفعت إلى ترددات عالية بسرعة ملحوظة منذ التكثيف الزراعي في الستينيات”.

اكتشف الباحثون مئات الجينات عبر جينوم الحشائش التي تساعد في نجاحها في المزارع ، مع ظهور طفرات في الجينات المرتبطة بتحمل الجفاف ، والنمو السريع ، ومقاومة مبيدات الأعشاب بشكل متكرر. قال الدكتور كرينر: “أنواع التغييرات التي نفرضها في البيئات الزراعية قوية جدًا بحيث يكون لها عواقب في الموائل المجاورة التي نعتقد أنها طبيعية”.

المؤلفة الرئيسية الدكتورة جوليا كرينر تؤدي عمليات استخراج الحمض النووي

تؤدي المؤلفة الرئيسية الدكتورة جوليا كرينر عمليات استخراج الحمض النووي لعينات المعشبة التاريخية في مختبر الحمض النووي القديم في توبنغن ، ألمانيا. الائتمان: جوليا كرينر ، جامعة كولومبيا البريطانية

يمكن أن تفيد النتائج جهود الحفظ للحفاظ على المناطق الطبيعية في المناظر الطبيعية التي تهيمن عليها الزراعة. يمكن أن يساعد الحد من تدفق الجينات من المواقع الزراعية واختيار المزيد من المجموعات الطبيعية المعزولة للحماية في الحد من التأثير التطوري للمزارع.

يعود أصل الحَمْب المائي الشائع إلى أمريكا الشمالية ولم يكن دائمًا نباتًا إشكاليًا. ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، أصبح من المستحيل تقريبًا القضاء على الحشائش من المزارع بفضل التكيفات الوراثية بما في ذلك مقاومة مبيدات الأعشاب.

قالت المؤلفة المشاركة د. كولومبيا البريطانية. “لقد تطورت Waterhemp بشكل أساسي لتصبح أكثر من عشب نظرًا لمدى قوة اختيارها لتزدهر جنبًا إلى جنب مع الأنشطة الزراعية البشرية.”

Waterhemp في الموطن الطبيعي

تم العثور على Waterhemp في الموائل الطبيعية ، الاندماج الرملي لبحيرة في جنوب إلينوي. الائتمان: جوليا كرينر ، جامعة كولومبيا البريطانية

والجدير بالذكر أن خمسة من أصل سبعة طفرات مقاومة لمبيدات الأعشاب وجدت في العينات الحالية كانت غائبة عن العينات التاريخية. قال الدكتور كرينر: “تفرض المزارع الحديثة مرشحًا قويًا يحدد أنواع النباتات والطفرات التي يمكن أن تستمر بمرور الوقت”. “تسلسل جينات النبات ، برزت مبيدات الأعشاب كواحدة من أقوى المرشحات الزراعية التي تحدد النباتات التي تبقى على قيد الحياة والتي تموت.”

أنتجت Waterhemp التي تحمل أيًا من الطفرات السبع المقاومة لمبيدات الأعشاب ما معدله 1.2 ضعف عدد النسل الباقي على قيد الحياة سنويًا منذ عام 1960 مقارنة بالنباتات التي لا تحتوي على الطفرات.

تم اكتشاف الطفرات المقاومة لمبيدات الأعشاب أيضًا في الموائل الطبيعية ، وإن كان ذلك بوتيرة أقل ، مما يثير تساؤلات حول تكاليف هذه التكيفات في الحياة النباتية في الأماكن غير الزراعية. قال الدكتور كرينر: “في غياب تطبيقات مبيدات الأعشاب ، يمكن أن تكون المقاومة مكلفة للنبات ، لذا فإن التغييرات التي تحدث في المزارع تؤثر على لياقة النبات في البرية”.

كما أعادت الممارسات الزراعية تشكيلها حيث توجد متغيرات جينية معينة عبر المناظر الطبيعية. على مدار الستين عامًا الماضية ، حققت مجموعة متنوعة من الأعشاب الضارة في الجنوب الغربي تقدمًا متزايدًا باتجاه الشرق عبر أمريكا الشمالية ، ونشرت جيناتها في السكان المحليين نتيجة لميزتها التنافسية في السياقات الزراعية.

يقول الدكتور ستيفن رايت ، المؤلف المشارك وأستاذ علم البيئة وعلم الأحياء التطوري بجامعة تورنتو: “تسلط هذه النتائج الضوء على الإمكانات الهائلة لدراسة الجينوم التاريخي لفهم تكيف النبات على فترات زمنية قصيرة”. “سيؤدي توسيع هذا البحث عبر المقاييس والأنواع إلى توسيع فهمنا لكيفية دفع الزراعة وتغير المناخ لتطور النبات السريع.”

ووفقًا للبروفيسور جون ستينشكومب من جامعة تورنتو ، وهو مؤلف مشارك في الدراسة ، فإن “فهم مصير هذه المتغيرات وكيفية تأثيرها على النباتات في غير المزرعة ، تعد التجمعات” البرية “خطوة تالية مهمة لعملنا”.

المرجع: “التكيف السريع للأعشاب الضارة وتوسيع النطاق استجابة للزراعة على مدى القرنين الماضيين” بقلم جوليا إم. .رايت ، 8 ديسمبر 2022 ، علوم.
DOI: 10.1126 / science.abo7293

معا للقضاء على التشيع

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق