تکنولوژی

افزایش عملکرد محصولات کشاورزی با بهبود فرآیند فتوسنتز



برای دهه ها، دانشمندان فرصتی وسوسه انگیز را برای افزایش ذخایر غذایی و کاهش گرسنگی در فقیرترین مناطق جهان دنبال کرده اند: بهبود فتوسنتز. فرآیند بیولوژیکی در گیاهانی که تقریباً تمام حیات روی زمین را پشتیبانی می کند اکنون محققان می گویند با استفاده از تغییرات ژنتیکی برای افزایش کارایی فتوسنتز، عملکرد گیاهان سویا را افزایش داده اند. بنابراین، از آنجایی که تغییرات آب و هوایی و سایر تهدیدها غذا را برای جمعیت‌های آسیب‌پذیر دشوارتر می‌کند، چنین روش‌هایی ممکن است روزی غذای بیشتری را در اختیار مردم قرار دهند. ، تست شده آنها در مصاحبه های خود اذعان کردند که آزمایش های بیشتری نیاز است تا ببینیم آیا نتایج آنها در محیط ها و شرایط آب و هوایی مختلف تکرار می شود یا خیر. روشهای آنها نیز باید قبل از رسیدن به مزارع کشاورزان توسط دولت تأیید شود.سویا، که بیشتر آن برای خوراک دام کشت می شود، تازه شروع کار است. محققان امیدوارند بتوانند عملکرد محصولاتی مانند برنج، لوبیا چشم بلبلی و کاساوا را در نزدیکی Campos Lindos در برزیل افزایش دهند. آماندا پی. دسوزا، دانشمند محصولات زراعی در دانشگاه ایلینویز در اوربانا-شامپین و نویسنده مطالعه جدیدی که در ژورنال Science منتشر شده است، گفت: افزایش محصول می تواند به ویژه برای مناطق فقیرتر جهان مفید باشد. به گونه ای طراحی شده است که برای دهه های آینده به غذای بیشتری نیاز دارد.آینده باید تولید غذا را تا حد زیادی افزایش دهد و چنین تغییرات ژنتیکی نوید پاسخگویی به این نیازها را می دهد. دکتر دسوزا گفت: “این راه طولانی است.” اما اکنون زمان کار بر روی راه حل های جدید تا حد ممکن است. توانایی مردم برای تغذیه خود تحت فشار است زیرا جوامع انسانی از منابع زمین و آب به روش های ناپایدار استفاده می کنند. تغییرات آب و هوایی ناشی از انسان با افزایش خشکسالی و طوفان و اختلال در تامین مواد غذایی این مشکل را تشدید می کند.تولید مواد غذایی با پاکسازی زمین های جنگلی برای محصولات کشاورزی و چرای دام یکی از عوامل اصلی گرم شدن کره زمین است. دانشمندان هشدار می دهند که بدون تغییرات بزرگ در کشاورزی، اهداف دولت ها برای کاهش تغییرات آب و هوایی در خطر است. با این حال، حل مشکل سوء تغذیه و گرسنگی در کوتاه مدت مستلزم استفاده بیشتر از زمین و سایر منابع است که می تواند گرم شدن هوا را بدتر کند. به همین دلیل است که پیشرفت های علمی که می تواند به ما کمک کند با بهبود فتوسنتز یا راه های دیگر برای تولید بیشتر، بدون استفاده از زمین بیشتر مقابله کنیم. غذا امیدوار کننده است دانیل نپستاد، مدیر اجرایی مؤسسه تحقیقاتی نوآوری زمین گفت: تمدن بشری در نقطه‌ای است که باید از منابع کمتر بهره بیشتری ببریم. جاناتان فولی، دانشمند آب و هوا در پروژه غیرانتفاعی Drawdown که برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کار می‌کند، گفت: راه‌حل‌های دیگری نیز وجود دارد که می‌توانند سریع‌تر از محصولات کشاورزی مهندسی شده کار کنند. به عنوان مثال، او به اجتناب از مصرف گوشت یا کاهش ضایعات غذایی اشاره می کند. سویای آماده برداشت در گرین وود، اکسیژن نب و کربوهیدرات های غنی از انرژی) به عنوان مرز بعدی برای بهبود عملکرد در نظر گرفته می شود. اما تلاش آنها به ثمر نرسید. برخی از دانشمندان بر این باورند که عوامل بیولوژیکی وجود دارد که مانع از افزایش کارایی فتوسنتزی در گیاه از تولید رشد بیشتر می شود.تحقیق جدید دانشمندان دانشگاه ایلینویز بر خنک سازی غیر فتوشیمیایی متمرکز است. سرمایش غیر فتوشیمیایی مکانیزمی است که گیاهان را از آسیب خورشید محافظت می کند. هنگامی که گیاهان در معرض نور خورشید قرار می گیرند، اغلب انرژی نوری بیشتری نسبت به استفاده از آنها در فتوسنتز دریافت می کنند. مکانیسم گفته شده به آنها کمک می کند تا انرژی اضافی را به شکل گرما به طور ایمن دفع کنند. اما پس از بازگشت گیاه به سایه، این مکانیسم بلافاصله متوقف نمی شود. به همین دلیل، این گیاه زمان و انرژی ارزشمندی را که می‌توان برای تولید کربوهیدرات استفاده کرد، هدر می‌دهد. تغییرات ژنتیکی که محققان ایجاد می‌کنند به گیاهان کمک می‌کند تا سریع‌تر با سایه سازگار شوند. در گیاهان چندلایه مانند برنج، گندم، ذرت و سویا، این انعطاف‌پذیری اضافی می‌تواند از نظر تئوری فتوسنتز را در لایه‌های میانی برگ‌ها که دائماً بین نور و سایه در طول روز در نوسان است، افزایش دهد. در سال 2016، نویسنده دیگری به نام استفان پی لانگ دانشگاه ایلینویز نشان داد که این تغییرات رشد گیاهان تنباکو را 20 درصد افزایش داد. اما یافته های او مورد تردید قرار گرفته است. برخی از دانشمندان می گویند که این تغییرات ممکن است نه با بهبود فتوسنتز، بلکه با تأثیر بر سطح هورمون ها، عملکرد را افزایش داده باشد. این را تفسیر نادرستی از تکامل می‌داند و توضیح می‌دهد که هدف از تکامل گیاه تولید مثل است، نه اینکه در تولید دانه‌های بزرگ یا سایر قسمت‌های مورد علاقه مردم گرسنه کارآمد باشد. او گفت: “هدف از تکامل انتقال ژن های شما به نسل بعدی است و بهره وری تنها بخش کوچکی از آن است.” قدم بعدی او و همکارانش آزمایش تغییرات ژنتیکی آنها در یک محصول غذایی بود. آنها سویای اصلاح شده ژنتیکی را در مزرعه ای از دانشگاه ایلینویز در سال 2020 کشت کردند، عملکرد در هکتار در پنج گونه از هشت گونه از گیاهان اصلاح شده به طور متوسط ​​2.24 درصد بیشتر از گیاهان سویای معمولی رشد یافته برای مقایسه بود. (سه رقم دیگر نیز عملکرد بالاتری داشتند. عملکرد دانه های گیاهان اصلاح شده نیز از نظر پروتئین با بذر گیاهان معمولی قابل مقایسه بود. گیاهان بر روی یکدیگر می افتند و باعث سایه دائمی برگ های پایینی می شوند. توماس آر. سینکلر، دانشمند کشاورزی در دانشگاه ایالتی شمالی کارولینا، که در این مطالعه شرکت نداشت، گفت که قبل از اینکه متقاعد شود روش‌ها کارآمد هستند، باید داده‌های تجربی بیشتری را از سال‌ها و مکان‌های بیشتری ببیند.دکتر سینکلر به این مطالعه بدبین بود و گفت تنها راه اثبات‌شده برای افزایش بازده است. کمک به گیاهان برای جذب بیشتر مواد مغذی، مانند نیتروژن، جزء کلیدی بسیاری از کودها است.تیم دکتر لانگ امیدوار است که آزمایشات پنج ساله انجام دهد. او همچنین قصد دارد همین تغییرات را در سویای استوایی ایجاد کند و آنها را در پورتوریکو آزمایش کند. یکی از اهداف تیم او این است که اطمینان حاصل شود که بذرهای پرمحصول در دسترس کشاورزان کشورهای در حال توسعه است.

Leave a Reply

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.