بطاطس مهندسه وراثية آمنة للغاية في اوغندا

مصر: ايهاب محمد زايد

القضاء على مرض اللفحة المتأخرة الذي يصيب البطاطس في أفريقيا جنوب الصحراء. سلط ثلاثة خبراء أكاديميين ، بمن فيهم ريتشارد إي غودمان من برنامج موارد وأبحاث الحساسية الغذائية ، الضوء على القضاء علي مرض اللفحة المتأخرة للبطاطس في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى ، بدءًا بمقدمة موجزة عن المحصول المعني.
نمت البطاطس في أمريكا الجنوبية منذ أكثر من 7000 عام. أحضرهم المستكشفون الإسبان إلى أوروبا في القرن السادس عشر حيث استغرق الأمر ما يقرب من قرنين من الزمان ليصبحوا طعامًا أساسيًا نما على نطاق واسع.
اليوم ، تحتل المرتبة الثالثة بعد الأرز والقمح. تم إدخال البطاطس إلى إفريقيا في القرن الثامن عشر. الآن في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى ، تُزرع البطاطا على مساحة 1.7 مليون هكتار في 14 دولة في المرتفعات المتوسطة إلى المرتفعة. يزرعه حوالي 7 ملايين مزارع للغذاء والدخل. يجلب كمية أكبر من الكربوهيدرات والبروتين لكل هكتار مقارنة بالحبوب وهو مصدر جيد لفيتامين C و B12 والبوتاسيوم والألياف.
تأثير مرض اللفحة المتأخرة على إنتاج البطاطس
Phytophthora infestans هو قالب مائي (Oomycetes) يصيب البطاطس والطماطم.
تسببت في مجاعة البطاطس الأيرلندية التي قتلت أكثر من مليون شخص من عام 1845 إلى عام 1849 وقادت مليوني شخص آخرين إلى الهجرة. تسبب إصابة البطاطس ذبول الأوراق وفي النهاية النبات بأكمله بينما تتعفن الدرنات بعد التخزين.
لا يزال LBD هو التهديد الرئيسي لإنتاج البطاطس على مستوى العالم مع خفض الإنتاج بنسبة 15-30 ٪. وباستخدام متوسط ​​تكلفة مبيدات الفطريات لكل هكتار يبلغ 100 دولار أمريكي ومتوسط ​​سعر 150 دولارًا أمريكيًا للطن من البطاطس ، تقدر التكلفة السنوية لدخل البطاطس ما بين 500 إلى 800 مليون دولار أمريكي في 14 دولة منتجة للبطاطس في أفريقيا جنوب الصحراء.
تربية لمقاومة اللفحة المتأخرة في البطاطس
أدى التكاثر من أجل المقاومة إلى نقل الجينات المقاومة R من أقارب البطاطا البرية إلى البطاطس الغذائية. ومع ذلك ، نظرًا لأن البطاطس هي رباعي الصبغيات ومتغايرة الزيجوت بدرجة عالية ، فمن المستحيل فعليًا الجمع بين جينات R متعددة من الأقارب البرية عن طريق التكاثر التقليدي مع الحفاظ على جميع صفات مجموعة النخبة.
استغرق الأمر 45 عامًا لنقل جين مقاومة R واحد من Solanum bulbocastanum إلى نوع حديث من خلال التربية التقليدية. توفر تقنيات التحول الجيني في الثلاثين عامًا الماضية آلية نقل أكثر مباشرة إلى أصناف النخبة الحالية التي تفتقر إلى مقاومة LBD. تم تطوير البطاطس 3R من قبل المركز الدولي للبطاطس (CIP) عن طريق نقل ثلاثة جينات R تم اختيارها لقدرتها على التعرف على مجموعة واسعة من سلالات P. infestans إلى أصناف المزارعين المفضلة التي تفتقر إلى مقاومة LBD.
تم إجراء تجارب ميدانية محصورة من قبل المنظمة الوطنية للبحوث الزراعية (NARO) بالتعاون مع CIP في أوغندا منذ عام 2015 في ظل الامتثال التنظيمي الكامل من قبل اللجنة الوطنية للسلامة الحيوية (NBC). تم اختبار ما يصل إلى 15 حدثًا معدلاً وراثيًا من صنفين في معهد أبحاث البطاطس الرئيسي في جنوب غرب أوغندا.
بشكل ملحوظ ، نمت جميع الأحداث المعدلة وراثيًا في البطاطس 3R دون أن تتأثر بـ LBD بدون مبيدات الفطريات بينما تم تدمير الأصناف غير المعدلة وراثيًا. تمت زراعة حدثين معدلين وراثيًا من النوع الأوغندي البارز فيكتوريا في ثلاثة مواقع وأسفر عن السيطرة الكاملة على المرض في جميع المواقع. نمت أحداث 3R Victoria المعدلة وراثيًا بنجاح بدون مبيدات الفطريات في أكثر من اثنتي عشرة تجربة ميدانية على مدى السنوات الخمس الماضية.
تم تطوير البطاطس 3R واختبارها ميدانيًا على مدار العقد الماضي في مجموعة متنوعة من البيئات في هولندا وبلجيكا وأيرلندا والمملكة المتحدة والسويد والولايات المتحدة وإندونيسيا وبنغلاديش. في جميع المواقع ، تمت زراعة البطاطس المعدلة وراثيًا بدون مبيدات فطرية وحققت إنتاجية جيدة جدًا دون أي تأثير سلبي على البيئة.
من المتوقع أن يكون استقرار مقاومة LBD طويل الأمد بسبب توفر جينات مقاومة إضافية. سيضمن دوران الأصناف المعدلة وراثيًا بمجموعات مختلفة من جينات المقاومة مقاومة طويلة الأمد لـ LBD.
سلامة 3R فيكتوريا على صحة الإنسان تم إثبات سلامة العديد من جينات R من خلال استهلاك أصناف البطاطا الطبيعية الشائعة وإن لم يكن بطريقة منهجية. مرض اللفحة المتأخرة الوراثي الدمار الناجم عن مرض اللفحة المتأخرة – تجربة ميدانية محصورة في محطة أبحاث كاتشويكانو في عام 2019 في أوغندا تحت غزو طبيعي بالآفة المتأخرة مع قطع أراضي مزروعة إما بـ 3R Victoria أو Victoria.
ينتمون إلى عائلة جينية كبيرة تتكون من 3000 فرد على الأقل في كل نوع من أنواع البطاطس لتوفير المقاومة والمناعة ضد مجموعة واسعة من الآفات ومسببات الأمراض (Jupe et al. ، 2013). تم اختيار جينات R الثلاثة في فيكتوريا من شظايا الحمض النووي غير المعدلة من Solanum bulbocastanum البري ، و Solanum venturii ، وهو نفس الشيء الذي يمكن أن يقدمه هؤلاء المربيون عن طريق التهجين (Ghislain et al. ، 2019).
يمكن تحفيز الجينات المشفرة لبروتينات R محليًا من خلال وجود العامل الممرض ويتم التعبير عن بروتينات R في درنات البطاطس بتركيزات أقل من المستويات التي يمكن اكتشافها.
بروتينات R ليست سموم تقتل مباشرة مسببات الأمراض. تسبب تفاعلًا موضعيًا في البطاطس ، مما يؤدي إلى موت خلايا البطاطس ، وحرمان العامل الممرض من العناصر الغذائية. تم تقييم الحساسية والسمية المحتملة لهذه البروتينات من خلال مقارنة تسلسل الأحماض الأمينية بمسببات الحساسية والسموم المعروفة باستخدام منهجيات مجربة وتشير النتائج إلى عدم الحاجة إلى اختبارات إضافية.
مرض اللفحة المتأخرة الوراثي
مكاسب محصول 3R Victoria – حصاد البطاطس من البطاطس المعدلة وراثيًا 3R Victoria (يسار) والبطاطا التقليدية Victoria (يمينًا) المزروعة بدون مبيدات الفطريات في محطة أبحاث Kachwekano في عام 2019 في أوغندا.
تم إدخال الجين المحدد للاختيار nptII مع مكدس الجينات 3R وكما هو الحال في المحاصيل المعدلة وراثيا الأخرى التي تم إطلاقها ، فإن تركيز بروتين NPTII منخفض للغاية. كما أن لها تاريخًا من الاستخدام الآمن مع 122 نوعًا معدلاً وراثيًا معتمدًا للزراعة أو الغذاء أو استخدامات الأعلاف.
تم تحليل عينات الدرنات من البطاطس المعدلة وراثيا والصنف غير المعدل وراثيا (الخط الأبوي) للمكونات الخمسة الأساسية التي أوصت بها منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية. كانت محتويات الرطوبة والسكريات (وخاصة السكريات المختزلة) وفيتامين ج والرماد والبروتين ومحتويات جليكوالكالويد متطابقة في الغالب وكانت جميع القيم ضمن النطاق المذكور في الأدبيات الخاصة بدرنات البطاطس (OECD 2015 ؛ AFSI 2019).
السلامة البيئية للبطاطس المعدلة وراثيا مع مقاومة LBD
لا توجد فرضية مخاطر معقولة للأضرار البيئية الناجمة عن حدث 3R Victoria. لم تظهر الدراسات الميدانية للبطاطس المعدلة وراثيًا الأخرى التي تعبر عن بروتينات R اختلافات في وفرة المفصليات مقارنة بخطوط البطاطس التقليدية في موقعين على مدار موسمين .
أكدت الدراسات الميدانية المماثلة التي أجريت على بطاطس 3R Victoria بواسطة NARO و CIP على مدى السنوات الخمس الماضية في أوغندا عدم وجود تأثيرات على الكائنات غير المستهدفة (NTO). لاحظنا عادة كائنات حية فوق الأرض مثل المفصليات ، مع عدم وجود انخفاض واضح في وفرتها. لم تكن هناك فروق ذات دلالة إحصائية بين المؤامرات مع 3R Victoria وتلك مع Victoria وتلك مع Victoria بالنسبة للذباب الأبيض والذباب عامل منجم الأوراق والخنافس والمن والنمل الأحمر والعناكب التي كانت NTO الوحيد الذي لوحظ في الحقول.
على الرغم من أنها لا تزال محدودة ، إلا أن ملاحظاتنا تؤكد أن 3R Victoria لا تشكل خطرًا بيئيًا.
أخلاقيات الموافقة على مقاومة البطاطس LBD
يستخدم المزارعون حاليًا مبيدات الفطريات للسيطرة على LBD وأصناف البطاطس المقاومة جزئيًا بنجاح محدود. لمبيدات الفطريات ، بما في ذلك مبيدات الفطريات العضوية المعتمدة على النحاس ، بعض الآثار السلبية على البيئة ، ولا سيما النظم البيئية للتربة. يوفر 3R Victoria potato مزايا عدم حدوث أي اضطرابات بيئية مع خفض تكاليف الطاقة والموارد اللازمة للتحكم في LBD.
في أفريقيا جنوب الصحراء ، تكون تكلفة LBD باهظة حيث تكون المزارع عادة ربع هكتار فقط وتكون الخسائر من 30-60٪ شائعة. في أوغندا ، قدرنا فوائد اعتماد 3R Victoria من قبل أصحاب المزارع الصغيرة لزيادة أرباحهم بنسبة 40٪ على الأقل. أيضًا ، تعد البطاطس 3R مفيدة من حيث تقليل استخدام مبيدات الفطريات وانبعاثات الكربون.
وبالتالي ، تعد بطاطس 3R Victoria مكسبًا كبيرًا في القيمة لاستدامة إنتاج البطاطس والأمن الغذائي وتوليد الدخل وحماية البيئة. سيساهم تبني أصناف البطاطس 3R على نطاق واسع في كل من إفريقيا والولايات المتحدة من حيث أهداف التنمية المستدامة وتغير المناخ. سيؤدي تأخير اعتماد مزارعي البطاطا إلى استخدام المبيدات الحشرية وخسائر الإنتاج التي تؤثر على المزارعين والمستهلكين الأكثر ضعفاً.
تسويق البطاطس 3R بمجرد الموافقة عليها
تخضع بطاطس 3R Victoria حاليًا لاختبارات ميدانية للحصول على الموافقات التنظيمية في SSA. بمجرد الموافقة ، تكون هناك حاجة إلى ممارسات إشراف جيدة لضمان توافر بذور عالية الجودة للمزارعين. نظرًا لأن بطاطس 3R تم إنتاجها بالكامل من قبل مؤسسات البحث العامة ، فلا داعي لدفع رسوم التكنولوجيا. ومع ذلك ، ستكون هناك حاجة لمواصلة تطوير أصناف البطاطس عالية الجودة والمحافظة عليها للحفاظ على مقاومة سلالات جديدة من إنفستانس Phytophthora.
إذا فعلنا ذلك ، فسنهزم LBD في النهاية وعواقبه المأساوية على الاقتصاد الهش لأصحاب المزارع الصغيرة في أفريقيا جنوب الصحراء.