پژوهشگران با اضافه کردن نسخه‌های دیگری از یکی از ژن‌های واریته‌های برنج چینی به آن، بازدهی آن را تا ۴۰ درصد افزایش داد. این گروه در سایت گزارش کردند، این تغییر به گیاه کمک می‌کند تا بیشتر جذب کند، فتوسنتز را افزایش می‌دهد و گلدهی را تسریع می‌کند که همه می‌توانند باعث افزایش محصول شوند.

متیو پلمتخصص ژنتیک گیاهی در مؤسسه تحقیقات روتامستد که در پژوهش جدید مشارکتی نداشت، می‌گوید: «افزایش بازدهی حاصل از ژن واحدی است که کل آن را می‌کند، شگفت‌انگیز می‌کند. فکر نمی‌کنم قبلاً چنین چیزی دیده‌ام. این را می‌توان در محصولات دیگری نیز آزمایش کرد.» مطالعه جدید نتایج اولیه حاصل از آزمایش‌های انجام شده روی گیاه گندم نیز گزارش می‌کند.

بازدهی یک محصول کشاورزی بسیار پیچیده است، زیرا تحت‌تأثیر اثر متقابل بین ژن‌های بسیاری قرار می‌گیرد. در سال‌ها، متخصصان بیوتکن به‌دنبال‌های واحدی بوده‌اند که بازدهی را افزایش می‌دهند، اما موفقیت موفقی کسب نکرده‌اند.

در سال‌های اخیر، پژوهشگران روی ژن‌هایی تمرکز کرده‌اند که ژن‌های دیگر را کنترل می‌کنند و بنابراین جنبه‌های متعدد فیزیولوژی مانند جذب مواد مغذی از خاک، تنظیم سرعت فتوسنتز و هدایت منابع از برگ‌ها به دانه‌ها را تحت کنترل دارند.

اصلاح این ژن‌های تنظیم‌کننده در ذرت ۱۰ درصد در بازدهی می‌شود که در مقایسه با افزایش یک درصد در سال که ازطریق روش‌های اصلاح گیاهان سنتی به دست می‌آید، افزایش چشمگیری دارد.

برای پیدا کردن سایر کاندیداهای افزایش بازدهی، گروهی از پژوهشگران به سرپرستی ونبین ژومتخصصان فیزیولوژی محصولات زراعی از آکادمی علوم کشاورزی چین (CAAS)، ۱۱۸ ژن تنظیم کننده برنج و ذرت را بررسی کردند. این ژن‌ها هنرمندان به نام فاکتورهای رونویسی را رمزگذاری می‌کنند و در پژوهش‌های گذشته نشان داده شده است که احتمالاً نقش مهمی در فتوسنتز دارند.

تیم ژو به‌دنبال این موضوع است که آیا ژن‌های آنها در برنجی که در خاک کم نیتروژن می‌روید، فعال هستند، زیرا چنین ژن‌هایی می‌توانند مواد مغذی را جذب کنند. افزایش فعالیت‌های آن‌ها در برنج رشدیافته در خاک معمولی می‌تواند باعث شود که گیاه نیتروژن جذب شود و بیشتر شود.

پژوهشگران ۱۳ ژن را پیدا کردند که وقتی گیاهان برنج در خاک فقیر از نیتروژن رشد کردند، فعال شدند. پنج مورد به افزایش چهار برابری یا بیشتر در جذب نیتروژن ایجاد شدند. آن‌ها یک نسخه دیگر از یکی از این ژن‌ها به نام OsDREB1C را وارد کرده‌اند از برنج به نام Nipponbare کردند و ژن را در گروه دیگری از گیاهان برنج غیرفعال کردند.

آزمایش‌های گلخانه‌ای که توسط شائوبو وی و شیا لی از آکادمی علوم کشاورزی چین انجام شد، نشان داد که گیاهان فاقد ژن نمونه در مقایسه با گیاهان (که ژن OsDREB1C در آن‌ها غیرفعال نبود) رشد کمتری دارند، گیاهان دارای نسخه دیگری از OsDREB1C سریعتر هستند. رشد کردند و ریشه های بلندتری داشتند.

تغذیه خوب یکی از مکان‌ها بود: ردیاب‌های ایزوتوپی گیاهانی را نشان دادند که دارای نسخه‌های دیگری از ژن OsDREB1C بودند، به کمک‌های خود نیتروژن بیشتر جذب شدند و مقدار بیشتری از آن را به شاخه‌های خود منتقل کردند.

گیاهان اصلاح‌شده برای فتوسنتز نیز مجتمع‌تر بودند. مقدار کلروپلاست (اندامک فتوسنتزکننده که درون سلول‌های گیاهی وجود دارد) در برگ‌های آن‌ها حدود ۳۰ درصد بیشتر بود. علاوه بر این، مقدار آنزیم RuBisCO در آن‌ها حدود 38 درصد بیشتر بود. آنزیم RuBisCO یکی از آنزیم‌های کلیدی در فتوسنتز است.

برنج تقویت شده طی دو تا سه سال در مزرعه کشت و در سه منطقه از چین با اقلیم‌های معتدل تا گرمسیری، بازدهی بالاتری داشت.

موضوعاتی که پژوهشگران را نیز با افزودن نسخه‌های دیگر از ژن‌ها، رقم‌های پرمحصولی از برنج را که بیشتر کشاورزان می‌سازند، تغییر می‌دهند. این گیاهان نسبت‌ به گیاهان گروه کنترل تا 40 درصد بیشتر در هر کرت تولید می‌شوند. پم رونالدمتخصص گیاه ژنتیکی برنج در دانشگاه کالیفرنیا دیویس می‌گوید: «این عدد بزرگی است.»

مقالات مرتبط:

مجموعه آزمایش‌های گلخانه‌ای، گیاهان اصلاح‌شده در مزرعه هم دانه‌های بزرگ‌تری هستند و هم دانه‌های بیشتر تولید می‌کنند. استیو لانگمتخصص فیزیولوژی گیاهی در دانشگاه ایلینوی می‌گوید: «کاری که آن‌ها انجام دادند، این بود که بسیار خوبی از برنج را انتخاب کردند و نشان دادند که می‌توان آن را بهتر انجام داد. این کار بسیار متقاعدکننده‌تر از بهبود یک آزمایش آزمایشی است.»

گیاهان اصلاح شده همچنین زودتر گل داده و به محیط می‌توانند مزیت‌های داشته باشند. برای مثال، کشاورزان ممکن است محصولات بیشتری را در هر فصل پرورش دهند یا محصولات را پیش از این که تابستان های گرم را به آن ها آسیب بزنند، تولید کنند.

برنج نیپون‌بار اصلاح‌شده حدود ۱۹ روز زودتر گل داد، رقمی از برنج که آن را معمولی کشت، فقط دو روز زودتر گل داد.

پژوهشگران برای نشان دادن پتانسیل کلی‌تر ژن OsDREB1C برنج را به یک رقم، پژوهشی گندم اضافه کردند.

ژن OsDREB1C و ژن‌های مشابه نه‌تنها در برنج، گندم و گیاهان تیره گندمیان وجود دارد، بلکه در گیاهان پهن‌برگ نیز وجود دارد. پژوهشگران نتایج مشابه را با افزودن نسخه اضافی به گیاه رشادی مشاهده کردند. رشادی گیاهی است که به‌خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است و در آزمایش‌ها به یک مدل گیاهی می‌شود. نتیجه حاکی از نقش مشترک ژن در کل سلسله گیاهان است و نشان می‌دهد بازدهی محصولات کشاورزی را می‌توان با این روش افزایش داد.

محصولات تراریخته مانند برنجی که تیم ژو آن را تولید می‌کند، برای برخی از مصرف‌کنندگان قابل‌قبول است. اما ژو و همکارانش می‌گویند که همین افزایش بازدهی با ویرایش ژن‌های خود گیاه امکان‌پذیر است. در برخی از اعضای سازمان درمورد ویرایش ژن‌های خود گیاه نسبت‌به مهندسی ترانس‌ژنیک سختگیری کمتری از اعمال می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌

کود علاوه بر این که در مزارع استفاده می‌شود، همراه رواناب از مزارع خارج می‌شود و آب رودخانه‌ها و دریاچه‌ها را آلوده می‌کند. رونالد می‌گوید، بیشتر این است که کارآیی مصرف نیتروژن را در محصولات کشاورزی می‌تواند در رودخانه‌ها و دریاچه‌ها کاهش دهد.

اگر دوست داشتی امتیاز دادن یادت نره!