د خالد فتحي سالم:  هل تساهم الهندسة الوراثية في استنباط تقاوي محاصيل تناسب الزراعات العضوية؟

دكتوراه الوراثة وتربية النبات-جمهورية ألمانيا الاتحادية- أستاذ بيوتكنولوجيا وتربية محاصيل الحقل الاستراتيجية -معهد الهندسة الوراثية والتكنولوجيا الحيوية – جامعة مدينة السادات- مصر

في ظل موافقة مصر علي  بدء العمل بقانون الزراعة العضوية والمطالبة بتامين غذاء صحي للمصريين فهل ستفي برامج تربية المحاصيل الاستراتيجية والفاكهة والخضروات للزراعة العضوية بمتطلبات قطاع الزراعة العضوية حيث تستند علي مبادئ بيئية وأخلاقية ومن عدة جوانب حيث تتعارض هذه الشروط المسبقة لقطاع الزراعات العضوية مع الاتجاه الذي تتطور فيه تربية النباتات الحديثة للزراعة التقليدية الحالية تحت الظروف الإنتاجية العالية باستخدام الأسمدة والمبيدات الكيماوية.

وتختلف أنظمة قطاع الزراعة العضوية إلى حد كبير عن الزراعات التقليدية باستخدام الأسمدة والمبيدات الكيماوية مما ادي الي تقليل وانتهاك خصوبة هذه الأراضي والتي اعتاد عليها المزارع في مصرنا الحبيبة لفترات طويلة.

ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى الامتناع عن استخدام الأسمدة والمبيدات الكيماوية مثل الأسمدة النتروجينية والفوسفاتية والبوتاسية والعالية المستويات والقابلة للذوبان وكذلك في منظومةالمكافحة  للآفات الزراعية باستخدام المواد الكيماوية وكذلك الأمراض النباتية والحشائش الضارة.

وفي الزراعات العضوية يتم التركيز بشكل كبير على تحسين وترشيد خصوبة التربة الزراعية والدورات الزراعية الواسعة وأيضا المرونة والقدرة على الصمود في نظام بيئي زراعي من خلال التنوع البيولوجي الزراعي للتربة الزراعية وما فوق التربة من عوامل بيئية تحيط بالنبات او المجموع الخضري .

يجب المحافظة عليها من التلوث الكيماوي، وبدلاً من التنظيم الخارجي للبيئة الزراعية حول النبات من خلال استخدام المواد الكيميائية في صورة اسمدة او مبيدات زراعية.

لذلك فإن الصفات المطلوبة لتقاوي الأصناف في قطاع الزراعة العضوية ستختلف عن تلك الخاصة بالأصناف في الزراعة التقليدية في كثير من الأمور حيث سيعتمد التعبير عن الشكل الظاهري على البيئة المحيطة بالنبات سواء تحت الأرض او فوق الارض، وقد لا يتم العثور على الأصناف ذات الصفات المرغوبة للزراعة العضوية عندما يختار المربي بموجب أنظمة الزراعات التقليدية.

وبالمثل، قد لا يكون المزارع قادرًا على ذلك في تحديد الأصناف المثلى نظرًا لأن الانتخابات للاضناف واستنباطها تجري علي تقاوي الصنف في ظل الظروف التقليدية وبالتالي لن يقدر الصفات ذات الصلة وعندها لن يكشف عن الأصناف المرغوبة.

لذلك ربما تنشأ مشكلة أخرى عندما يتم استخدام مبدأ الزراعة العضوية في المحاصيل والتنوع علي المستوى الوراثي.

ايضا استهدفت لفترات طويلة برامج تربية المحاصيل الحديثة استخدام السلالات النقية وزيادة استخدام الأنواع الهجينة، مما أدى إلى انخفاض التنوع الوراثي في الأصناف التقليدية وهذا ما وجدته في عديد من الأبحاث والدراسات المنشورة لي في أبحاث دولية ومحلية (ا.د. خالد فتحي سالم واخرون في الفترة من  2007حتي الان 2021) في محاصيل مختلفة علي الأصول الوراثية المحلية والمستوردة من محاصيل القطن والقمح والشعير والأرز والذرة الشامية .

هذه الدراسات المختلفة قمنا بها علي مستوي المادة الوراثية DNA وكما أن التنوع الوراثي على المستوى العالمي ايضا يتناقص مع زراعة أصناف قليلة عالية الانتاجية في مناطق واسعة من العالم وكذلك الانتشار السريع للمحاصيل المعدلة وراثيًا في بعض دول العالم مثل الصين والهند وامريكا وبعض البلاد في افريقيا  وامريكا الجنوبية.

وللبحثً عن تنفيذ المزيد من التنوع الوراثي على مستويات مختلفة كأداة للتحسين الوراثي واستقرار المحصول ومكوناتة في ظل الظروف العضوية، يجب ان يتم تقييم السلالات المحلية وكذلك الهجن ولكن مثل هذه المفاهيم المتنوعة لا تتناسب بسهولة مع أنظمة الاختبار والشهادات الرسمية الحالية للتسجيل بالزراعات العضوية.

تركز الأبحاث في مجال تربية المحاصيل في جميع أنحاء العالم بشكل كبير على الهندسة الوراثية والتكنولوجيا الحيوية، وهذا يؤدي بالنهاية الي قلق من أن تقنيات التربية التقليدية الحديثة وإنتاج البذور قد لا تكون مناسبة للمنتجات العضوية.

لماذا؟

لأنها لا تعكس مفهوم الطبيعة والزراعة العضوية نظرًا لأن القطاع العضوي يعتمد إلى حد كبير على الأصناف التي يتم تربيتها للزراعة التقليدية للإنتاج العالي باستخدام الأسمدة الكيماوية.

كذلك تحتاج الزراعات العضوية إلى تحديد النقاط الحرجة المذكورة أعلاه في عملية تربية النباتات التقليدية ومرحلة إنتاج البذور لتوجيه المزيد من التحسين نحو أصناف أكثر تكيفًا لأنظمة الزراعة العضوية ونظرًا لأن هذا القطاع لا يمتلك الوسائل اللازمة للتطوير السريع للأصناف والبذور المناسبة.

سنشير إلى استراتيجيات الانتقال خطوة بخطوة من الأصناف التقليدية إلى الأصناف العضوية وبما أن الزراعة العضوية تستبعد استخدام الكائنات المعدلة وراثيًا (أو التعديل الوراثي ، المشار إليها فيما بعد بـ GMO) ، فإن السؤال أيضًا عما إذا كانت الزراعة العضوية الخالية من الكائنات المعدلة وراثيًا ، بما في ذلك التربية غير المعدلة وراثيًا وإنتاج البذور ، لها مستقبل محاط بالزراعة المعدلة وراثيًا .

يجب أن يشكل إطار عمل واضح للقيم والمبادئ البيئية والأخلاقية للزراعة العضوية الأساس لمواصلة تطويرها وتحسينها وأيضا لابد ان ندرك ثلاث أمور هامة وهي في الزراعة العضوية تحتاج الي  أ) الية للزراعة العضوية او الحيوية او الغير كيميائية ، ب) الية للمحافظة علي البيئية ، ج) الية أخلاقية الذي تؤخذ فيه سلامة الحياة في الاعتبار.

لذا لابد من الاهتمام بالبيئة الطبيعية لإنتاج البذور العضوية وبرامج تربية النباتات وهذا يتطلب استبدال استخدام المواد الكيميائية من اسمدة ومبيدات زراعية في أنظمة الزراعة العضوية  وبما في ذلك إنتاج البذور ومعالجات البذور بعد الحصاد وأثناء عملية التربية. يجب التركيز علي النهج الزراعي البيئي من تحسين وإدارة جيدة لخصوبة التربة الزراعية، كونها محور الزراعة العضوية للحفاظ عليىها من الامراض النباتية وتحسينها في النظام البيئي للزراعة العضوية وكل ذلك سيؤدي إلى إنتاج التقاوي في ظل ظروف زراعة عضوية سليمة.

ولذا يجب أن تتم عملية تربية واستنباط الأصناف التي تتكيف بشكل أفضل مع الظروف العضوية في ظل ظروف عضوية  بيئية وطبيعية، وهو ما يؤدي في النهاية الي سلامة الهواء والماء والغذاء والبيئة ومن ثم سلامة الحياة .

لابد من المحافظة علي الكائنات الحية الدقيقة المفيدة  وإعادة نشرها في التربة من خلال استخدام المخصبات الحيوية والتسميد الحيوي لتحسين خصائصها من العناصر مثل النتروجين والفوسفور والبوتاسيوم والعناصر الصغري، ودراسة خصائصها وكونها متوازنة مع البيئة.

لماذا؟

حتي تكون قادرًا على تطبيق الية لسلامة الحياة لتقييم مدى ملائمة معايير تقنيات التربية على أربعة مستويات: 1) سلامة الحياة ، 2) سلامة المحصول الاقتصادي، 3) سلامة التركيب الوراثي و 4) سلامة الشكل الظاهري للمحصول.

ويعد احترام سلامة الحياة أحد الأسباب التي تجعل القطاع العضوي يرفض استخدام النباتات المحورة وراثيا او مايطلق عليها GMO crops وتقنيات الحمض النووي الأخرى مثل اندماج البروتوبلازم الذي يستخدم غالبًا للحصول على عقم الذكور السيتوبلازمي، على سبيل المثال في استنباط الهجن التجارية.

ولذا يجب إجراء برامج تربية المحاصيل العضوية في ظل ظروف عضوية تطبق فقط تقنيات التربية التي تسمح بالتلقيح والعبور الوراثي والتهجينات وتكوين البذور على النبات.

وعلى الرغم من أن العديد من المزارعين العضويين يستفيدون من جهود التكاثر الحديثة ، إلا أن المخاوف لا تزال قائمة بشأن ما إذا كانت الأصناف الحديثة تمتلك التراكيب الصحيحة من الصفات لضمان محصول وجودة ثابتة ومقبول عند زراعته في ظل ظروف نمو عضوي مختلفة.

العديد من الأصناف الحديثة تم تطويره بهدف الجمع بين الإنتاجية العالية وجودة المنتج في ظل مستويات عالية من الأسمدة والمبيدات الكيميائية وإن الامتناع عن مكافحة الأمراض الكيميائية والآفات واستخدام مستوى منخفض نسبيًا من السماد العضوي بدلاً من استخدام مستوى عالٍ من الأسمدة المعدنية القابلة للذوبان بسهولة يحدد البيئة العضوية إلى حد كبير .

ولأن أنظمة الزراعة العضوية لا يمكنها إخفاء التباين في البيئات الدقيقة بسهولة من خلال مكافحة كيميائية ضد الآفات والأمراض أو اسمدة عالية النيتروجين والفسفور والبوتاسيوم، فتتميز بيئات أنظمة الزراعة العضوية بتنوع كبير على مر السنين وبين المواقع وداخلها في أنظمة النمو العضوي.

ولذا يجب التحكم في الضغوط البيولوجية والغير بيولوجية عن طريق زراعة أصناف مناسبة ذات ثبات محصولي جيد ومعاملات زراعية جيدة وحزمة توصيات فنية تتناسب مع الزراعات العضوية لإدارة المزارع ومتعددة المستويات وتدعم بمستوى عالٍ من التنظيم الذاتي داخل النظام البيئي للمزرعة العضوية .

ومن هذه الجوانب الرئيسية هو التكيف مع إدارة خصوبة التربة العضوية ولا سيما الاعتماد على الية التسميد المنخفض من السماد العضوي المستقر بطيء الإطلاق أو السماد الأخضر يجعل تدفق المغذيات والمخصبات الزراعية في أنواع مختلفة من التربة.

ويتطلب ذلك استنباط أصنافًا جديدة تتكيف مع إدارة خصوبة التربة هذه وقد تساهم صفات الجذر  مثل عمق الجذر وكثافتة في زيادة كفاءة الاستفادة من المياه والمغذيات.

لقد أظهرت التجارب أيضًا أن الأصناف قد تختلف في كفاءة امتصاص المغذيات واستخدامها .

ويمكن أن تدعم القدرة على التفاعل مع الكائنات الحية الدقيقة المفيدة في التربة او المضافة الي تربة علي تحسين ذلك الكفائة.

2- التكيف مع مكافحة الحشائش العضوية حيث يمكن استنباط أصناف قابلة للنمو المبكر والسريع أن يحسن القدرة التنافسية للحشائش الضارة ، وكذلك التغطية الجيدة للتربة الزراعية ومن خلال قدرتها العالية علي تحمل العزيق أو من خلال النباتات سريعة النمو .

ويمكن لبعض المحاصيل مثل الحبوب والبصل الاستفادة من الحصول على قدرة كيميائية جيدة لمكافحة الحشائش الضارة على الرغم من هذه الصفات، ستظل هناك حاجة إلى مكافحة الحشائش الميكانيكية او العزيق والتي ستؤثر على خصوبة التربة المادية .

لذا يجب اختيار المحاصيل بحيث تكون قوية بما يكفي للسماح بمكافحة الحشائش الميكانيكية ومقاومتها دون حدوث تلف كبير للمحاصيل.

وجد أن التباين الوراثي لتحمل المحاصيل لمكافحة الحشائش الضارة بعد ظهورها يتفاعل مع المحصول ودليل مساحة الأوراق  في الحقول المزروعة عضوياً حيث تميل الأصناف الأكثر إنتاجية وذات دليل مساحة الأوراق المرتفعة إلى أن تكون أقل تحملاً من الأصناف الأقصر والأقل إنتاجية وذات دليل مساحة الأوراق المنخفض.

3 –  التكيف مع الآفات والأمراض حيث ان التربية لمقاومة الآفات والأمراض يتحكم فيها جين واحد أو  اثنين .

وهناك العديد من الصفات المختلفة التي تتراوح بين التعرف المحدد بين االعائل والمسبب المرضي لمرض وقدرة النبات على الهروب من الإصابة  والخسارة الشديدة بسبب الأمراض من خلال الصفات المورفولوجية أو الفسيولوجية .

ومن الأمثلة على هذه الصفات طبقة الشمع علي النبات فهي تحمية من الفطريات  كما في أوراق بعض النباتات مثل القمح والأرز والبصل والكرنب والقرنبيط وغيرها من المحاصيل، أو ضد حشرات المن  كما في محصول البطاطس، أيضا التبكير في النضج من خلال تقصير فترة النمو الخضري للمحاصيل المختلفة لتكون مبكرة النضج للهروب من الاصابات الفطرية مثل اللفحة المتأخرة  في البطاطس والاصداء في القمح واللفحة في الأرز وغيرها من الامراض) .

4- التكيف مع إنتاج التقاوي العضوية حيث ان أهداف تربية المحاصيل المذكورة سابقًا لا تنطبق فقط على إنتاج المحاصيل ولكن أيضا لإنتاج البذور العضوية وذلك حيث تظهر بعض الآفات والأمراض خلال مرحلة إنتاج البذور وتسبب مشاكل غير متوقعة مقارنة بالطرق التقليدية في إنتاج البذور.

وبالتالي سيتعين على المربين أن يأخذوا في الاعتبار القدرة لإنتاج تقاوي محصول اقتصادي في ظل ظروف عضوية خاصة تجنبها الأمراض التي تنقلها البذور وأيضا جودة التقاوي من حيث معدل الإنبات السريع والعالي وحيوية البادرات وهي خصائص مهمة لأنه بدون التقاوي الكيميائية قد تكون البادرات أيضًا ضعيفة في الظروف الباردة والرطبة) .

5- التكيف مع متطلبات الجودة العضوية حيث يتوقع مستهلكو المنتجات العضوية جودة وذوقًا جيدًا  ولذلك يجب أن يتم اختيار أصناف للحصول على مذاق جيد وعلى سبيل المثال للحصول على جودة خبز جيده تحت شروط المدخلات المنخفضة من المدخلات الزراعية لأن المزارعين العضويين يمتنعون عن استخدام بعض المبيدات الكيميائية على المحاصيل مثل القمح والأرز والشعير والفول والبصل والبطاطس والخضروات.

6 – التنوع الوراثي داخل المحصول نظرًا لأن المزارعين العضويين لديهم أدوات قليلة للتدخل أثناء نمو المحاصيل ، فهذا أمر مهم ولابد من اتباع استراتيجية لتحسين ثبات إنتاجية المحصول وذلك من خلال تعزيز وزيادة التنوع الوراثي على جميع المستويات وبالتالي تسهيل الاستخدام الأمثل لآليات التنظيم الطبيعية ، بما في ذلك التنوع الوراثي على مستوى المحاصيل.

ولذلك من المهم أن استكشاف دور التنوع الوراثي في مفهوم الزراعة العضوية ولقد ركز ت اكثارات وزراعة المحاصيل خلال الخمسين عامًا الماضية على التطوير الوراثي لأصناف المحاصيل للمزارعين لتكون قادرة على إنتاجية عالية ومنتج متجانس في السوق المحلي ولكن مبادئ الزراعة العضوية لا تدعم هذا التفكير .

ولذلك، خاصة بالنسبة للمحاصيل الذاتية مثل القمح والشعير  والأرز، حيث توجد جميع النباتات تقريبًا في الحقل متماثلة وراثيا لانها ناتجة من سلالة نقية واحدة.

يجب تطبيق أدوات محددة لضمان توافر التنوع الوراثي ومن الاقتراحات هو استخدام أقل للأصناف أو السلالات حتي يتم استباط بعض الأصناف عن طريق الطفرات اوالتهجين والمحافظة عليه من خلال الانتخاب الطبيعي و المربين والمزارعين.

وهناك طريقة أكثر تحكمًا لايجاد تباينات وراثية وهي الجمع بين عدد قليل من الأصناف وخلطها بدرجات متفاوتة في القمح والشعير لسنوات عديدة حيث وجد إن زراعة مخاليط متنوعة لديها القدرة على زيادة محصول الحبوب أكثر من 20٪ مقارنة بمتوسط ​​الأصناف وكذلك لها أهمية في تقليل تطور الأمراض التي تصيب الاوراق مثل البياض الدقيقي.

لذا نحن بحاجة إلى مزيد من المعلومات حول قدرة هذه الاصناف المختلفة على ان تكمل وتعوض بعضها البعض في نطاق مختلف من الظروف البيئية الموجودة في الزراعة العضوية وقد لوحظ ثبات المحصول ومكوناتة وتأثير الخلط في التجارب الحقلية العضوية في الشعير  والقمح وأيضا وجد ان صفات الجودة من الصفات المهمة للإنتاج العضوي في قمح الخبز واظهرت النتائج من الدراسات السابقة إلى أن صفات الخبز المختلفة لا تختلف بين المخاليط.

7 –  الأصول الوراثية النباتية وكما ذكر أعلاه ، هناك حاجة لتحديد الموارد الوراثية المناسبة بين الأصناف القديمة أو السلالات والهجن إما للاستخدام المباشر أو كأباء بين السلالات في برامج التربية من أجل أصناف أكثر تكيفًا وتقييم واستغلال الأصول الوراثية في بنوك الجينات المحلية والعالمية لتكون مفيدًة لأن خصائص الاصناف المطلوبة للزراعة العضوية ربما تكون قد اختفت عن طريق الانتخاب الوراثي في برامج التربية في ظل مدخلات حديثة عالية الإنتاجية تحت التسميد الكيماوي، فيجب الانتخاب لتحمل المدخلات المنخفضة و تركيب الجذر العميق أو الكثيف في ظل ظروف عضوية.

8 –  التربية والانتخاب تحت ظروف الزراعة العضوية فللوصول إلى أصناف متكيفة بشكل أفضل لأنظمة الزراعة العضوية، يعد هذا أمرًا مهمًا والسؤال هو اختيار بيئة الانتخاب لتربية المحاصيل في برامج تربية النبات للزراعات العضوية، ولكن تم إجراء القليل من الأبحاث حول هذه المسألة.

ولكن بشكل عام ، قضية تحديد البيئة المثلى للانتخاب أثناء عملية التربية حيث تمت مناقشة الكثير من هذه الأمور من قبل مربي المحاصيل مثل طريقة اختيار البيئة ذات الظروف المثلى للمحصول أو اختيار الهدف مثل البيئة العضوية أو البيئة المجهدة للمحصول ومنذ أكثر من خمسين عامًا .

نظريًا حددت اعتبارات أن الانتخاب المباشر، أي في البيئة المستهدفة، تكون دائمًا تقريبًا أكثر كفاءة من الانتخاب الغير المباشر وتم إعداد التجارب لتحليل الاستجابة للانتخاب للزراعات العضوية من أجل زيادة الإنتاجية والعائد في ظل الإجهادات البيئية الحيوية واللاحيوية مثال على ذلك هو انتخاب محصول القمح او محصول الشعير تحت الإجهاد الجفاف والملوحة والحرارة مقارنة مع نتائج الانتخاب في النظم التقليدية والعضوية نادرا ما يتم إجراؤها.