باحثون مغاربة ومهندسون أمريكيون يطورون بذور “هندسية” لمقاومة الجفاف

توصل الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في الولايات المتحدة، بشراكة مع جامعة محمد السادس متعددة التخصصات التقنية (UM6P) إلى عملية واعدة لحماية البذور من إجهاد نقص المياه خلال مرحلة الإنبات الحاسمة، وتزويد النباتات بتغذية إضافية في نفس الوقت.

ومع استمرار ارتفاع درجة الحرارة، والتغيرات المناخية العالمية التي تؤثر بشكل “دراماتيكي” على الإنتاج الزراعي، ستتعرض العديد من المناطق القاحلة التي لديها بالفعل ظروف هامشية للزراعة لضغوط متزايدة، مما قد يؤدي إلى نقص حاد في الغذاء.

وقال الباحثون، وفقا لما ذكره موقع “phys” المتخصص في العلوم المتعلقة بمواضيع الفيزياء، والفضاء وعلوم الأرض، وعلم الأحياء، والكيمياء، والالكترونيات، وتكنولوجيا النانو والت، إنّ العملية، التي تخضع لاختبارات مستمرة بالتعاون مع باحثين في المغرب، بسيطة وغير مكلفة ويمكن نشرها على نطاق واسع في المناطق القاحلة.

وتم نشر النتائج هذا الأسبوع في مجلة Nature Food، في ورقة كتبها أستاذ الهندسة المدنية والبيئية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بينيديتو ماريلي، وطالب الدكتوراه في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أوغستين زفينافاش، وثمانية آخرين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وجامعة محمد السادس متعددة التخصصات التقنية.

ويعتبر الطلاء المكون من طبقتين الذي طوره الفريق هو نتيجة مباشرة لسنوات من البحث بواسطة ماريلي ومعاونيه في تطوير طلاءات البذور لمنح فوائد مختلفة، مكنت نسخة سابقة البذور من مقاومة الملوحة العالية في التربة ، لكن الإصدار الجديد يهدف إلى معالجة نقص المياه.

وأوضح ماريلي: “أردنا صنع طلاء خاص بمعالجة الجفاف، ونظرًا لوجود دليل واضح على أن تغير المناخ سيؤثر على حوض منطقة البحر الأبيض المتوسط​​، فنحن بحاجة إلى تطوير تقنيات جديدة يمكن أن تساعد في التخفيف من هذه التغيرات في أنماط المناخ التي ستوفر كميات أقل من المياه للزراعة”.

وتم تصميم الطلاء الجديد، المستوحى من الطلاءات الطبيعية التي تحدث على بعض البذور مثل الشيا والريحان (Basil seeds)، لحماية البذور من الجفاف، ويوفر طلاءًا شبيهًا بالهلام يحتفظ بقوة بأي رطوبة تأتي معه، ويغلف البذور به.

وتحتوي الطبقة الداخلية الثانية من الطلاء على كائنات دقيقة محفوظة تسمى البكتيريا الجذرية، وبعض العناصر الغذائية لمساعدتها على النمو، وعند تعرضها للتربة والمياه، تقوم الميكروبات بإصلاح النيتروجين في التربة، مما يوفر للشتلات النامية سمادًا مغذيًا لمساعدتها على طولها.

وأضاف ماريلي: “كانت فكرتنا هي توفير وظائف متعددة لطلاء البذور، ليس فقط استهداف سترة الماء هذه، ولكن أيضًا استهداف البكتيريا الجذرية، لأن هذه الكائنات الدقيقة ذاتية التكاثر ويمكنها إصلاح النيتروجين للنباتات، حتى تتمكن من تقليل كمية الأسمدة القائمة على النيتروجين التي يتم توفيرها، وإثراء التربة.

كما أكد الباحثون أن الاختبارات المبكرة التي أجريت باستخدام تربة من مزارع اختبار مغربية أظهرت نتائج مشجعة، وتجري الآن الاختبارات الميدانية للبذور، وإذا أثبتت الطلاءات قيمتها من خلال مزيد من الاختبارات، فإن الطلاءات تكون بسيطة بما يكفي بحيث يمكن تطبيقها على المستوى المحلي، حتى في المواقع النائية في العالم النامي.

من جانبه، قال أوغستين زفينافاش: “يمكن القيام بذلك محليًا، إذ أن الطبقة الأولى يمكن غمسها، ثم رش الطبقة الثانية عليها، كما يمكن للمزارعين القيام بذلك بمفردهم، موضحا أنه سيكون من الأكثر اقتصادا أن يتم الطلاء مركزيًا في المنشآت التي يمكنها بسهولة الحفاظ على البكتيريا المثبتة للنيتروجين وتثبيتها.

ويرى ماريلي، أن المواد اللازمة للطلاء متاحة بسهولة وغالبًا ما تستخدم بالفعل في صناعة المواد الغذائية. كما أن المواد قابلة للتحلل بشكل كامل، ويمكن بالفعل اشتقاق بعض المركبات نفسها من نفايات الطعام، مما يتيح الاحتمال النهائي لأنظمة الحلقة المغلقة التي تعيد تدوير نفاياتها باستمرار.

وعلى الرغم من أن العملية ستضيف مبلغًا صغيرًا إلى تكلفة البذور نفسها، كما يقول ماريلي، إلا أنها قد تحقق أيضًا وفورات عن طريق تقليل الحاجة إلى الماء والأسمدة، حيث لا يزال يتعين تحديد الرصيد الصافي للتكاليف والفوائد من خلال مزيد من الأبحاث.

وعلى الرغم من أن الاختبارات الأولية باستخدام الفاصوليا الشائعة أظهرت نتائج واعدة من خلال مجموعة متنوعة من المقاييس، بما في ذلك كتلة الجذر، وارتفاع الساق، ومحتوى الكلوروفيل، ومقاييس أخرى، إلا أن الفريق لم يزرع بعد محصولًا كاملاً من البذور بالطلاء الجديد طوال الطريق إلى الحصاد.

وأشار ماريلي، إلى أن النظام بسيط للغاية بحيث يمكن تطبيقه على أي بذرة، مؤكدا أنه “يمكننا تصميم غلاف البذور للاستجابة لأنماط مناخية مختلفة، وقد يكون من الممكن أيضًا تصميم الطلاءات وفقًا لهطول الأمطار المتوقع لموسم نمو معين.