التقنيات النووية تساعد على تطوير سُلالات سرغوم جديدة مقاوِمَة لأعشاب ستريغا الطفيلية

المزارعون في أفريقيا سيستفيدون قريباً من أصناف جديدة من السرغوم تتسم بمقاوَمتها لأعشاب ستريغا، المعروفة أيضاً باسم دغل الساحرة، والتي تُعدُّ واحدة من أكثر الأعشاب الطفيلية المدمّرة التي تؤثر في غلّة المحاصيل في القارة.

ويشرح فيليب نيكيما، الباحث في معهد البيئة والبحوث الزراعية في بوركينا فاسو، للزملاء العاملين معه في مختبر تحسين السلالات النباتية وصفاتها الوراثية المشترك بين الفاو والوكالة في زايبرسدورف، النمسا، نتائجَه عن سلالات السرغوم الجديدة المقاوِمة لأعشاب ستريغا. (الصورة من: عبدالباقي غانم/الوكالة الدولية للطاقة الذرية)

المزارعون في أفريقيا سيستفيدون قريباً من أصناف جديدة من السرغوم تتسم بمقاوَمتها لأعشاب ستريغا، المعروفة أيضاً باسم دغل الساحرة، والتي تُعدُّ واحدة من أكثر الأعشاب الطفيلية المدمّرة التي تؤثر في غلّة المحاصيل في القارة. وطُوّرت سُلالات السرغوم المحسَّنة والمقاوِمة لأعشاب ستريغا باستخدام التشعيع بأشعّة غاما، وبدعم من الوكالة ومنظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة (الفاو). وقال كيو ليانغ، مدير الشعبة المشتركة بين الفاو والوكالة لاستخدام التقنيات النووية في مجال الأغذية والزراعة: "هذا الإنجاز المهمّ ذو أهمية كبيرة، خاصة ونحن في خضم الاستعداد للسنة الدولية للصحة النباتية ٢٠٢٠".

وقال عبد الباقي غانم، أخصائي استيلاد النباتات وعلم الوراثة في الشعبة المشتركة بين الفاو والوكالة: "بالنسبة للمزارعين الأفارقة، سيمثّل توافُر أصناف سرغوم مقاوِمة لأعشاب ستريغا إنجازاً باهراً: إذ سيؤدي ذلك إلى تحسين سُبُل العيش للمجتمعات الريفية وسيسهم في الأمن الغذائي". وأضاف قائلاً إنَّ تفشيّ أعشاب ستريغا يمثل آفّة ما تزال تشكل تحدّياً كبيراً لإنتاجية المحاصيل، ما يحدّ من القدرة الوطنية والإقليمية على إنتاج الغذاء.

وأعشاب ستريغا موجودة في أجزاء من أفريقيا وآسيا وأستراليا، ويتمّ تكبُّد أكبر خسائر في المحاصيل في السافانا في أفريقيا. وحسبَ تقديرات الفاو فإنَّ خسائر المحاصيل السنوية بسبب أعشاب ستريغا على نطاق أفريقيا تتجاوز ٧ مليارات دولار أمريكي، ما يؤثر في أكثر من ٣٠٠ مليون شخص. وقال غانم إنَّ ما يصل إلى ٥٠ مليون هكتار من أراضي المحاصيل الزراعية موبوءة بأعشاب ستريغا. "تمثّل أعشاب ستريغا عائقاً بيولوجياً رئيسياً لإنتاج الحبوب في معظم أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى والمناطق المدارية شبه القاحلة في آسيا." وتواجه محاصيل مثل السرغوم والدُّخْن والذرة والأرز المزروع في المرتفعات أكبر خطر من هذه الأعشاب الطفيلية.

دعم البحوث لمحاربة أعشاب ستريغا

تهاجم أعشاب ستريغا المحاصيلَ من باطن الأرض - إذ تظلُّ بذورها قابلة للحياة في التربة لأكثر من ٢٠ عاماً - وتمتصُّ المغذّيات والمياه من جذور، ما يقتل المحاصيل بكميات هائلة. وقال غانم إنَّ أكثر سُلالتين من أعشاب ستريغا إتلافاً للمحاصيل هُما Striga hermonthica و Striga asiatica.

ولمكافحة أعشاب ستريغا، تمَّ تطوير أصناف جديدة من السرغوم باستخدام التشعيع، في تقنية تُعرف باسم الاستيلاد الطفري للنباتات (انظر ما الاستيلاد الطفري للنباتات؟). وقال غانم: "بفضل البيوت الزجاجية والتجارب الميدانية، نجحنا في اختيار سلالات محسَّنة، ونتوقع أن يتمَّ إطلاق أصناف جديدة مقاوِمة من هذه السُّلالات للمزارعين خلال العامين المقبلين، في بعض البلدان المشاركة".

وفي برامج استيلاد النباتات، يتمثل التحدي الرئيسي في تحديد سلالات جديدة ومحسَّنة، مع السّمات المرغوبة، قبل أن يتم تطويرها إلى أصناف يمكن أن يزرعها المزارعون. وقد حدَّدت جهود البحث والتطوير المستمرة باستخدام التشعيع مثل هذه السلالات ذات المقاومة المثبتة لأعشاب ستريغا، ويتمُّ تطويرها إلى أصناف يمكن تعميمها على المزارعين في المدى القريب.

قال فيليب نيكيما، الباحث في معهد البيئة والبحوث الزراعية في بوركينا فاسو وأحد المشاركين في مشروع بحثي منسَّق للوكالة عن أعشاب ستريغا: "أنا متحمّس للغاية لرؤية قوة تطبيقات التكنولوجيا النووية لأغراض الاستيلاد الطفري؛ وآمل أنّ الأصناف التي تمَّ تطويرها من سلالات سرغوم محسَّنة والمنتقاة في هذا المشروع ستعيد أخيراً إنتاج الحبوب في المناطق الموبوءة بشدّة بأعشاب ستريغا في أفريقيا".

وتنصبُّ النتائج المستخلصة من هذا المشروع بشكل خاص على فهم وتطوير حلول لمقاوَمة أعشاب ستريغا في محاصيل الحبوب، بمشاركة خبراء من اثني عشر بلداً.

وأضاف قائلاً: "ستستفيد البلدان الأفريقية المتأثرة، بما في ذلك بلدي بوركينا فاسو، من سُلالات وأصناف السرغوم المحسَّنة الجديدة التي تمَّ تطويرها من خلال هذا المشروع. وستساعد نتائج المشروع أيضاً على فهم الأسس الفسيولوجية والجزيئية للتفاعل بين المضيف-الطفيليات لتمكين تطوير مزيد من الحلول لاستعادة إنتاج الحبوب وتعزيز الأمن الغذائي في أفريقيا". "وتهدّد أعشاب ستريغا الأمن الغذائي في المناطق الريفية حيث توسَّعت رقعتها واستحوذت على ملايين الهكتارات هناك، بما في ذلك تلك التي يملكها مزارعون فقراء."

ويعكفُ الخبراء حالياً على تحليل المقاوَمة المستحثَّة في أصناف مختلفة من السرغوم لتمكين الجمع بين أكثر من آلية دفاع وإنتاج أصناف سرغوم أكثر مقاوَمة لاستعادة الإنتاج وضمان الأمن الغذائي وسُبل عيش المزارعين.

parasite-host-plant-interaction-1140x640.jpg

بحثٌ يراقب التفاعل بين الطفيليات-النباتات المضيفة في المختبر لتحديد آلية المقاومة في طافرات السرغوم الجديدة في مختبر تحسين السلالات النباتية وصفاتها الوراثية في مختبر تحسين السلالات النباتية وصفاتها الوراثية المشترك بين الفاو والوكالة في زايبرسدورف، النمسا. (الصورة من: عبدالباقي غانم/الوكالة الدولية للطاقة الذرية)

nikiema2-1140x640.jpg

فيليب نيكيما، الباحث في معهد البيئة والبحوث الزراعية في بوركينا فاسو، يشير إلى الفرق المذهل بين طافرات السرغوم البرية والمطوَّرة حديثاً في إطار تفشّي اصطناعي ببذور أعشاب ستريغا. (الصورة من: عبدالباقي غانم/الوكالة الدولية للطاقة الذرية)

Research support to combat Striga

Striga attacks crops from under the ground — its seeds remain viable in soil for over 20 years — sucking nutrients and water from their roots, killing crops in hordes. The two most destructive Striga strains are Striga hermonthica and Striga asiatica, Ghanim said.

To combat Striga, new varieties of sorghum have been developed using irradiation, in a technique known as plant mutation breeding (see What is Plant Mutation Breeding?). “Thanks to Glass-house and field trials, we succeeded in the selection of improved lines, and we expect that new resistant varieties developed from these lines will be released to farmers within the next two years, in some of the participating countries,” Ghanim said.

In plant breeding programmes, the primary challenge is to identify new and improved lines, with desired traits, before they can be developed into varieties that can be cultivated by farmers. The ongoing research and development using irradiation has identified such lines with proven resistance to Striga, and these are being developed into varieties that can be disseminated to farmers in the near term.

“I am so excited to see the power of nuclear technology applications for mutation breeding;  I hope the varieties developed from the improved sorghum lines selected in this project will finally restore production of cereals in the heavily Striga infested areas in Africa,” said Phillipe Nikiema, a researcher at Burkina Faso’s Institute for the Environment and Agricultural Research and a participant of an IAEA Striga coordinated research project.

The results of this project focus specifically on understanding and developing solutions for resistance to Striga in cereal crops, involving experts from twelve countries.

“The affected African countries, including my own, Burkina Faso, will benefit from new improved sorghum lines and varieties developed through this project.  Results of the project will also help to understand the physiological and molecular bases of host-parasite interaction to enable the development of further solutions to restore cereals production and boost food security in Africa,” he added. “Striga threatens food security in rural areas where it has been expanding and taking over millions of hectares, including those owned by of poor farmers.”

Experts are now analysing the induced resistance in different sorghum varieties to enable combining more than one defense mechanism and produce even more resistant sorghum varieties to restore production and ensure food security and the livelihoods of farmers.

parasite-host-plant-interaction-1140x640.jpg

A research observing the parasite-host plant interaction in the laboratory to determine the mechanism of resistant in the new sorghum mutants at the Joint FAO/IAEA Plant Breeding and Genetics Laboratory at Seibersdorf, Austria. (Photo: A. Ghanim/IAEA)

nikiema2-1140x640.jpg

Phillipe Nikiema, a researcher at Burkina Faso's Institute for the Environment and Agricultural Research points to the impressive difference between wild and newly developed sorghum mutants under artificial infestation with Striga seeds. (Photo: A. Ghanim/IAEA)