التحق بالجامعة
الانتقال إلى الجامعة
انضم إلينا
وظائف أعضاء هيئة التدريس
رؤيتنا
المجلة العلمية
كشفت الأبحاث التي أجراها علماء النبات في كاوست عن تنوع القمح وقدرته على التكيف وربما أيضًا عن تاريخه التطوري.
طور فريق من الباحثين الدوليين بقيادة جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست)، مصدر جينومي لنوع عشب الماعز البري (الدوسر الطوشي) بهدف تسريع أبحاث اكتشاف الجينات وتسليط الضوء من جديد على تطور جينات القمح الوراثية.
تطور قمح الخبز الحديث (Triticum aestivum) من تهجين ثلاثة أنواع من الأعشاب البرية. وأحد هذه الأنواع هو الدوسر الطوشي (Ae. tauschii) مانح جينوم (د) لقمح الخبز. واليوم، تمثل سلالات القمح البري مستودعًا وراثيًا للجينات المفيدة المحتملة التي يمكن استخدامها لتحسين أصناف القمح الحديثة.
وقد تعاون باحثان من كاوست، وهما براندول وولف وسيمون كراتينجر، في العديد من المشاريع لاستنساخ جينات من القمح والسلالات البرية القريبة منه، بالإضافة إلى تحديد دور المُركبات المختلفة في تحسين مقاومة القمح للأمراض. والآن، يقود طالبا الدكتوراه في المجموعتين، إميل كافاليه غورسا وأندريا غونزاليس مونوز، بالتعاون مع زميل ما بعد الدكتوراه، نافينكومار أثيانان، مشروعًا بحثيًا دوليًا يؤسس مجموعة شاملة من الموارد الجينومية لنبات الدوسر الطوشي.
قاد مختبر وولف جهود إنتاج الجينوم الكلي لفصيلة الدوسر الطوشي كمرجع جيني لاكتشاف الجينات المقاومة. حيث جمع الباحثون 493 سلالة متميزة وراثيًا من مجموعة أولية تضم 900 عينة أو سلالة من نبتة الدوسر الطوشي. بعد ذلك، تواصلوا مع اتحاد القمح البري المفتوح (OWWC) لاختيار سلالات تتمتع بصفات تهم باحثين آخرين. كان هذا الأمر حيوياً للمشروع الذي تطلب استثمار موارد كبيرة. يُعتبر اتحاد القمح البري المفتوح تعاوناً دولياً مهماً يهدف إلى تحسين القمح من خلال استكشاف التنوع الوراثي المفيد في سلالات المحاصيل البرية، ويضم مجموعات بحثية وباحثين من 15 دولة.
تشير غونزاليس-مونوز إلى أن العديد من السلالات التي تم اختيارها تحتوي على جينات مقاومة للأمراض وسمات زراعية مهمة مثل تحمل الإجهاد. كما أن باحثين آخرين في اتحاد القمح البري المفتوح يستخدمون هذه السلالات، مما يتيح لهم الاستفادة من تجميع جينوم ذو جودة عالية. وقام الفريق بعد ذلك بتجميع 46 نوعاً عالي الجودة لتجميعات جينوم نبات الدوسر الطوشي.
تتمثل أهمية هذه التجميعات الجينية في قدرتها على تحديد الجينات. حيث قامت غونزاليس-مونوز وآثيانان بدراستها لتحديد الجينات التي تقاوم صدأ النباتات. وقد حُدِّد الجين المقاوم لصدأ الساق (Sr33) الذي انتقل - عبر عملية تُعرف بالاندماج - إلى قمح الخبز من إحدى سلالات قمح الدوسر الطوشي. ويشير آثيانان إلى أنه "بالنسبة لجين صدأ الساق (Sr66)، لم يكن لدينا سابقًا تجميع يحتوي على كل من (Sr33) و(Sr66) ضمن السلالة نفسها. وهذا جعلنا نتساءل عما إذا كانا جينين منفصلين أو أليلين للجين نفسه. والآن، بفضل اكتشاف هذه السلالة التي تضم كلا الجينين في مواقع مختلفة، يمكننا التأكيد على أنهما جينان مختلفان".
في اكتشاف بالغ الأهمية، تمكن الباحثون من تحديد جين مقاوم لصدأ الأوراق، الذي يشفر البروتين الترادفي في القمح المقاوم الجديد. وتقوم غونزاليس مونوز حاليًا باستغلال الموارد المتاحة للكشف عن جين يحمل صفة تتعلق بتحمل الإجهاد.
ركز إميل كافاليه غورسا في الوقت ذاته، على تحليل جينوم القمح، يقول "يحتوي القمح على الكثير من التهجين التقديمي (المبكر)، أي التهجين الذي حدث بشكل طبيعي من السلالات الأخرى البرية. إن فهم مساهمة الأقارب البرية المختلفة أمر مهم لتفسير تنوع القمح وقدرته على التكيف، وربما أيضًا تاريخه التطوري".
كانت التهجينات هذه عنصرًا أساسيًا في استعادة التنوع الوراثي بعد الفقد الكبير فيه. وإذا لم تكن هذه التهجينات المبكرة موجودة، فمن المحتمل أن قمح الخبز لم يكن ليصبح محصولًا مزروعًا على نطاق واسع.
يقول غورسا "لقد طورنا أدوات مكنتَّنا لأول مرة من تتبع ديناميكيات التداخل الوراثي (L3) بالتفصيل".
تطرح هذه الدراسة الواعدة العديد من التساؤلات الجديدة في مجال جينوم القمح وزراعة محصول القمح، وفهم تكيّفه بشكل أفضل.
