علم الأحياء الجزيئية

تتسبب الزراعة في المناطق القاحلة وشبه القاحلة في ضغط شديد ومتزايد على موارد المياه، ما يدفع المزارعين في تلك المناطق إلى التحول إلى مصادر أخرى للمياه أكثر ملوحة، من قبيل المياه العادمة البلدية والمياه متوسطة الملوحة.

ويحمل الري باستخدام مياه مالحة، أو زراعة محاصيل في تربة متضررة بالملوحة، تأثيرات عكسية في فسيولوجيا النبات وتطوره ما يحد من نموه وإنتاجيته. ويشتمل تحمل النبات لمعوق الملوحة على وظائف معقدة ومتكاملة بما في ذلك ضبط امتصاص شوارد الصوديوم Na+، والإزفاء والتحاوز (الانقاسم إلى أحياز). كما يشتمل على قدرة النبات على صون كفاءة امتصاص الجذور لشوارد البوتاسيوم K+ بوجود تراكيز مرتفعة لشوارد الصوديوم Na+، والتحكم بدقة في الامتصاص الصرف للصوديوم من قبل الجذور وإزفاء الصوديوم وتراكمه في الأوراق، على اعتبار أن الأوراق الفتية ونسج التمثيل الضوئي تكون شديدة الحساسية لإجهاد الملوحة.

يمكن لبحوث التقانات الحيوية النباتية الإسهام في حل مشكلة الملوحة في الزراعة من خلال استنباط محاصيل متحملة للملوحة إما من خلال التربية الجزيئية (مواقع الصفات الكمية والانتخاب بمساعدة الواسمات) أو من خلال تقانات الهندسة الوراثية (المحاصيل المعدلة وراثياً).

تمثل الإجهادات اللاأحيائية صفاتاً عديدة المورثات، بمعنى أنها تشتمل على الكثير من المورثات. أما استخلاص الصوديوم من الفرع النباتي فيعد الصفة الأكثر خضوعاً للدراسة والتي أسهمت في تحسين قدرة محاصيل مختلفة على تحمل الملوحة. ولعل تعديل العوامل المؤشرة قد أسفر عن أكثر النتائج إثارة للإعجاب جدلياً على اعتبار أنها تتحكم بطيف واسع من الأنشطة أسفل المجرى، ما يؤدي إلى مستوى تحمل متفوق. وستكون ثمة حاجة إلى نظم تعبير فعالة، بما في ذلك الحاثات الخاصة بنمط الخلية والحاثات التي تنشط عند الإجهاد، وذلك لضبط استجابة النبات للإجهاد وفق الحالة التي يواجهها.

يتمثل نهج "إكبا" لتحسين الزراعة في البيئات الهامشية في زيادة تحمل المحاصيل الموجودة للملوحة، من قبيل الشعير والدخن اللؤلؤي ونخيل التمر. أما الهدف الرئيس من مختبر التقانات الحيوية النباتية لدى "إكبا" فيكمن في إجراء بحوث ترمي إلى فهم الآليات الجزيئية الأساسية في استجابة النبات للبيئات القاسية من قبيل ملوحة التربة واستخدام توليفة من المورثات والمجينات ومجموعة جزيئات RNA (ترنسكريبتوم) لتحليل مستويات مختلفة من ترتيب المورثات وفهم تحمل الإجهاد. وسيتم نقل المورثات المكتشفة والآليات المؤاتية لتحمل الملوحة إلى محاصيل تجارية باستخدام تقانة التعديل الوراثي أو الانتخاب بمساعدة الواسمات.