انتقاء الأنماط الجينية للشعير باستخدام فلورسنت الكلوروفيل

بات بإمكان علماء النبات ومربي المحاصيل انتقاء أفضل لأنواع الشعير من خلال قياس درجة الضوء المنبعثة أثناء عملية التمثيل الضوئي.

في دراسة نشرت في Frontiers in Plant Science، قام باحثون من المركز الدولي للزراعة الملحية (إكبا)وزملاؤهم من المعهد الوطني للبحوث الزراعية في تونس بتقييم تأثير فلورسنت الكلوروفيل على اختيار وتربية أصناف الشعير القادرة على التكيف مع الظروف الجافة والمالحة في الحقل. حيث شكل هذا البحث جزءًا من تجارب التكيف التي أجريت في خمس بيئات فيزيائية حيوية مختلفة.

عندما تمتص النباتات الضوء، يُستخدم جزء من الطاقة في عملية التمثيل الضوئي، كما يتبدد بعضها على شكل حرارة ويعاد انبعاث جزء صغير منها على شكل ضوء (فلورسنت). ومن خلال قياس الفلورسنت المنبعث، يمكن للعلماء اكتساب رؤى حول كفاءة وصحة جهاز التمثيل الضوئي.  وعلى وجه التحديد، يمكنهم قياس كفاءة النظام الضوئي الثاني (PSII)، الذي يلعب دورًا حاسمًا في تفاعلات الضوء في عملية التمثيل الضوئي. يمكن اعتبار فلورسنت الكلوروفيل المنبعث مؤشرًا جيدًا لمدى نجاح النبات في تحويل طاقة الضوء إلى طاقة كيميائية أثناء عملية التمثيل الضوئي.  

قام الباحثون بقياس فلورسنت الكلوروفيل لمساعدتهم على التمييز بين الأنماط الجينية المختلفة للشعير التي تظهر درجات متفاوتة لتحمل ضغط الملوحة في ظل ظروف النمو الصعبة.

يعتبر الشعير محصولاً أساسياً في منطقة الشرق الأدنى وشمال إفريقيا، حيث يواجه تحديات كبيرة بسبب الظروف البيئية القاسية مثل ندرة المياه العذبة وملوحة التربة والمناخات الجافة. وقد اختبرت الدراسة تحمل الملوحة والجفاف لستة أنماط جينية مختلفة من الشعير عبر خمس بيئات حقلية طبيعية في تونس.  

ركز الباحثون على فهم كيفية استجابة هذه الأنماط الجينية للضغوط البيئية من خلال تحليل نشاطها التمثيلي الضوئي في بيئات حقيقية، وليس غرف النمو.  وقد تبين أن الأنماط الجينية للشعير الأكثر تحملاً للجفاف والملوحة حافظت على أداء تمثيلي ضوئي أفضل مقارنة بالأنماط الجينية الحساسة. وعلى وجه التحديد، كشفت الدراسة أن النشاط التمثيلي الضوئي وعائدات الفلورسنت كانت أعلى بشكل ملحوظ في الأنماط الجينية المتكيفة حتى عند تعرضها لمياه مالحة وظروف جافة.

كان أحد النتائج الرئيسية هو أن مؤشر الأداء للنظام الضوئي الثاني (PSII) يمكن أن يكون بمثابة علامة موثوقة للتمييز بين النمط الجيني المتكيف والنمط الجيني الحساس.  حيث أظهرت أصناف الشعير المتكيفة مثل Souihli و Batini 100/1B قيم لمؤشرات أداء مستقرة نسبيًا تحت الإجهاد، في حين شهدت الأصناف الحساسة مثل ICARDA20 و Konouz انخفاضات كبيرة. 

سلطت الدراسة الضوء على فائدة استخدام فلورسنت الكلوروفيل كمؤشر مبكر للإجهاد في النبات. حيث كشفت هذه الطريقة عن الاضطرابات الفسيولوجية قبل ظهور الأعراض المرئية، مما يجعلها أداة قيمة لفحص الأنماط الجينية للشعير المتكيفة مع المناخ من حيث تحمل الملوحة والإجهاد غير الحيوي.

إن الرؤى التي تم التوصل إليها من خلال الدراسة تشكل أهمية بالغة في انتقاء أصناف المحاصيل الأكثر قدرة على التكيف مع التغير المناخي في منطقة الشرق الأدنى وشمال أفريقيا. ومن خلال تحديد وزراعة أصناف الشعير المقاومة للملوحة، يمكن للمزارعين تحقيق إنتاجية أفضل على الرغم من الظروف البيئية الصعبة.