تحقيق زيادة كفاءة التمثيل الضوئي

تحقيق زيادة كفاءة التمثيل الضوئي هو مشروع بحثي يهدف إلى دراسة آليات هندسة النباتات وراثيًا بحيث تقوم بعمليات التمثيل الضوئي بشكل أكثر كفاءة لزيادة إنتاجية المحاصيل.
الأهداف
يهدف مشروع تحقيق زيادة كفاءة التمثيل الضوئي إلى زيادة إنتاجية المحاصيل الزراعية في جميع أنحاء العالم، ولا سيما للمساعدة في الحد من الجوع والفقر في مناطق مثل جنوب الصحراء الأفريقية الكبرى وجنوب شرق آسيا من خلال التحسين المستدام لإنتاج المحاصيل الغذائية الرئيسية مثل فول الصويا والأرز والكسافا، واللوبيا.
لمحة تاريخية
بدأ مشروع تحقيق زيادة كفاءة التمثيل الضوئي في عام 2012 بتمويل من منحة قدرها 25 مليون دولاراً أمريكياً لمدة خمس سنوات من مؤسسة بيل ومليندا غيتس. ثم تلقى المشروع في عام 2017 عدة منح أخرى بلغت قيمتها الإجمالية 45 مليون دولاراً أمريكياً من مؤسسة غيتس، ومؤسسة أبحاث الأغذية والزراعة، وإدارة التنمية الدولية التابعة لحكومة المملكة المتحدة. كما ساهمت مؤسسة غيتس في عام 2018 بمبلغ إضافي قدره 13 مليون دولار أمريكي لتسريع تقدم المشروع.
أدت الثورة الخضراء خلال القرن العشرين إلى زيادة المحاصيل الزراعية بشكل كبير من خلال التقدم في آليات الزراعة وتربية النباتات وإدارة الأراضي الزراعية. يعود الفضل إلى هذه الفترة من الابتكار الزراعي في إنقاذ ملايين الأرواح من خطر الجوع ونقص الغذاء والفقر. إلا أن هذه الأساليب كانت لا تزال مقيدة بحدودها البيولوجية، مما قد يؤدي إلى عرقلة جهود تحسين إنتاجية المحاصيل. توقعت منظمة الأغذية والزراعة التابعة لمنظمة الأمم المتحدة في عام 2009 أن إنتاج الغذاء العالمي يجب أن يزداد بنسبة 70٪ بحلول عام 2050 كي يكفي لإطعام ما يقدر بنحو 9 مليار شخص في العالم. تواجه مساعي تحقيق زيادة الإنتاج إلى الحد المطلوب بحلول عام 2050 تحديات أخرى تتمثل في تقلص الأراضي الصالحة للزراعة، وتناقص الموارد الطبيعية، وتغير المناخ.
الدراسات والأبحاث
كانت الدراسة الرئيسية التي قام على أساسها مشروع تحقيق زيادة كفاءة التمثيل الضوئي، والتي نُشرت في مجلة العلوم، تهدف إلى إثبات أنه يمكن تحسين عملية التمثيل الضوئي في النباتات لزيادة إنتاجية المحاصيل الزراعية. وصفت صحيفة الغارديان البريطانية هذا الاكتشاف بأنه أحد أهم 12 انجازاً علمياً حدث في عام 2016.
تحدد نماذج المحاكاة الحاسوبية استراتيجيات لتحسين الآليات الأساسية التي تعتمد عليها عملية التمثيل الضوئي وزيادة الإنتاجية. يقوم الباحثون بالهندسة الوراثية للنباتات النموذجية التي خضعت للاختبار في بيئات محكومة مثل غرف الإنماء والصوبات الزراعية. تُختبر بعد ذلك التحولات الناجحة من خلال تجارب ميدانية عشوائية متكررة، ثم تُترجم في النهاية التحولات ذات الزيادات الإنتاجية المهمة إحصائيًا إلى المحاصيل الغذائية المستهدفة للمشروع. وقد يتم أحياناً الجمع بين أكثر من طريقة لزيادة إنتاجية المحاصيل بشكل إضافي. يضمن الوصول العالمي للمشروع أن يكون المزارعين أصحاب الحيازات الصغيرة قادرين على استيعاب واستخدام الملكية الفكرية للمشروع.
الهيكل التنظيمي
تقود جامعة إلينوي مشروع تحقيق زيادة كفاءة التمثيل الضوئي في معهد كارل وويس لبيولوجيا الجينوم، وتشمل المؤسسات الشريكة للمشروع أيضاً الجامعة الوطنية الأسترالية، والأكاديمية الصينية للعلوم، ومنظمة الكومنولث للبحوث العلمية والصناعية، وجامعة لانكستر، وجامعة ولاية لويزيانا، وجامعة كاليفورنيا في بيركلي ، وجامعة كامبريدج، وجامعة إسكس، وخدمة البحوث الزراعية التابعة لوزارة الزراعة الأمريكية.
تشرف اللجنة التنفيذية لمشروع تحقيق زيادة كفاءة التمثيل الضوئي على استراتيجيات البحث المختلفة، ويوضح الجدول التالي أعضاء اللجنة التنفيذية للمشروع:
المراجع
البيئة حسب الموضوع
تمثيل ضوئي
علم البيئة
كيمياء بيئية
مشاريع أبحاث
هندسة وراثية
هندسة وراثية حسب البلد
هندسة وراثية والزراعة