بناء أول نسخة معدية أمريكية من فيروس الذبول المتبقع في الطماطم في جامعة تكساس إيه آند إم

أداة طال انتظارها تصل إلى الولايات المتحدة

أنتج علماء أمراض النبات في مركز تكساس إيه آند إم أجريلايف للأبحاث أول نسخة معدية من فيروس الذبول المتبقع في الطماطم (TSWV) في الولايات المتحدة، وهو تطوير يصفه الفريق بأنه خطوة كبيرة نحو إدخال الفلفل والطماطم المقاومة للمرض إلى حقول المزارعين — وربما نحو أسعار أقل في أرفف المنتجات الطازجة.

قادت العمل جانماري فيرشو، الحاصلة على درجة الدكتوراه، وهي أستاذة في قسم أمراض النبات والأحياء الدقيقة بجامعة تكساس إيه آند إم. وتظهر نتائج فريقها في مجلة Molecular Plant-Microbe Interactions تحت عنوان "A Novel Approach to Engineering Tomato Spotted Wilt Virus Infectious Clones by Disarming Key Nodes in Anti-Viral Defenses". ووفقاً للباحثين، يجيب هذا الإنجاز عن سؤال ظل العلماء الأمريكيون يسعون إليه لعقود.

النسخة المعدية هي في جوهرها نسخة جاهزة مختبرياً من الفيروس يستطيع الباحثون إنتاجها متى شاؤوا. وحتى الآن، افتقر علماء النبات الأمريكيون العاملون على TSWV إلى مثل هذا النظام، مما حدّ من سرعة واتساق اختبارهم لكيفية استجابة النباتات للإصابة وللسمات الوراثية التي تصمد أمام الممرض.

لماذا يُعد TSWV تهديداً مستمراً بهذا القدر

فيروس الذبول المتبقع في الطماطم ليس مجرد إزعاج بسيط للمزارعين. فهو ينتقل عبر حشرات صغيرة تُعرف باسم التربس، والتي تتحرك عبر الحقول ويمكن أن تهاجر إلى مناطق زراعية جديدة مستعينةً بأنظمة الرياح الإقليمية. ولأن الناقل ينتقل بهذه السهولة، يصعب احتواء الفيروس بمجرد ظهوره في منطقة ما.

ونطاق انتشار الممرض واسع على نحو غير معتاد. وقالت فيرشو إن الفيروس يؤثر سلباً على أكثر من 1000 صنف من نباتات الإنتاج والزينة. فالنباتات المصابة تنتج أقل، وقد يجعل الضرر الذي تتعرض له المحصول غير قابل للتسويق، مما يقلص دخل المزارع مباشرة.

• نطاق عوائل واسع: أكثر من 1000 صنف قابل للإصابة من نباتات الإنتاج والزينة.
• ناقل حشري: التربس، الذي ينشر الفيروس عبر الحقول وبين المناطق.
• خسائر المحصول: انخفاض الحصاد وأضرار مظهرية قد تجعل المحاصيل غير قابلة للبيع.
• الأثر على المستهلك: ضيق العرض وارتفاع تكاليف المدخلات يظهران في النهاية كأسعار تجزئة أعلى.

والمخاطر الاقتصادية موثقة جيداً. إذ يقدّر برنامج تجنب المخاطر والتخفيف التابع لوزارة الزراعة الأمريكية أن TSWV يسبب 100 مليون دولار من الأضرار بالمحاصيل سنوياً في ولايات من بينها فلوريدا وجورجيا، وهما من أكثر مناطق زراعة الخضروات إنتاجية في البلاد.

كيف هندس الفريق النسخة المعدية

يتضمن الاختراق، كما يوضح عنوان الورقة البحثية، استراتيجية جديدة: تعطيل العقد الرئيسية في الدفاعات المضادة للفيروسات لجعل هندسة نسخة معدية ممكنة. وقد أتاح ذلك النهج للباحثين تجاوز العقبات التي أحبطت محاولات سابقة في الولايات المتحدة.

والعائد العملي هو الحجم والموثوقية. فبوجود النسخة المعدية، يستطيع فيرشو وزملاؤها توليد كمية غير محدودة من الفيروس، مما يسهّل كثيراً تلقيح نباتات التجارب في ظروف مضبوطة ومقارنة أداء السلالات الوراثية المختلفة عند تعرضها للممرض.

مسار أسرع لمربي الفلفل والطماطم

التربية من أجل المقاومة هي لعبة أرقام. فعلى المربين فحص أعداد كبيرة من النباتات، وتحديد الأفراد النادرة التي تتحمل الإصابة أو تقاومها، ثم نقل تلك السمات إلى أصناف يرغب المزارعون فعلاً في زراعتها. وتستغرق كل دورة فحص وقتاً، كما أن ضغط الفيروس غير المتسق يجعل تفسير النتائج أصعب.

ومصدر موثوق وقابل لإعادة الإنتاج من الفيروس يغيّر هذه المعادلة. فهو يتيح للمربين تحدي النباتات بشكل موحد، مما يقصر حلقة التغذية الراجعة بين مرشح وراثي واعد وقرار المضي به قدماً. وبالنسبة للفلفل على وجه الخصوص — وهو محصول يشتد فيه ضغط TSWV — يتوقع الفريق أن تسرّع الأداة تحديد السمات الوراثية المتفوقة المقاومة للفيروس.

من الاكتشاف المختبري إلى الحقل

وصفت فيرشو هذا التقدم بأنه أساس وليس منتجاً نهائياً. فالنسخة المعدية نفسها أداة بحثية؛ أما الأصناف المقاومة التي ستتبع فستأتي من المربين الذين يستخدمونها.

وقالت: "منتجو المحاصيل يعرفون هذا الفيروس جيداً، ونحن متحمسون لأن هذا الاكتشاف يفتح الباب لحلول ذات أثر كبير لتحدٍ إنتاجي رئيسي يواجههم".

ووصفت النتيجة المتوقعة بأنها سلسلة من ردود الفعل تبدأ في برنامج التربية وتنتهي في السوبرماركت. وقالت: "من خلال صنع أدوات تقنية يستطيع المربون استخدامها لتسريع تطوير أصناف جديدة، نأمل أن نرى تأثيراً متسلسلاً بسيطاً تصبح فيه الفلفل والطماطم ومنتجات أخرى أكثر وفرة وأقل تكلفة في متاجر البقالة على مستوى البلاد".

والمنطق الذي يربط المختبر بعربة التسوق يمر عبر العرض. فعندما يرتفع ضغط TSWV، يفقد المزارعون جزءاً من المحصول القابل للتسويق وينفقون أكثر على المدخلات والإدارة. ووجود خضروات أقل قابلة للبيع وتكاليف إنتاج أعلى يدفع الأسعار إلى الارتفاع بالنسبة للمستهلكين. أما الأصناف ذات المقاومة المستدامة فستقطع هذه السلسلة من طرفيها: بحماية الحصاد وتقليل نفقات مكافحة الفيروس موسماً بعد موسم.

آثار أوسع على علم النبات

ولأن TSWV يصيب مجموعة واسعة جداً من المحاصيل ونباتات الزينة، فإن وجود نسخة معدية عاملة له قيمة تتجاوز الفلفل والطماطم. ويستطيع الباحثون الذين يدرسون أنواعاً أخرى قابلة للإصابة استخدام النظام نفسه لدراسة كيفية إحداث الفيروس للعدوى وكيف تدافع النباتات عن نفسها، مما قد يكشف آليات مقاومة تنتقل بين المحاصيل.

كما يمكن لمزارعي نباتات الزينة الاستفادة. فالفيروس يضر بإنتاج البيوت المحمية والمشاتل فضلاً عن خضروات الحقول، والمشكلة نفسها المتعلقة بنطاق العوائل التي تجعل TSWV ضاراً بهذا القدر تجعل دراسته بطريقة متسقة ومضبوطة أمراً صعباً.

ما الذي سيأتي بعد ذلك

الهدف المباشر لفريق تكساس إيه آند إم هو تشغيل النسخة المعدية في العمل. وهذا يعني إنتاج الفيروس عند الطلب، وتلقيح نباتات التجارب بكفاءة أكبر، ودعم مربي الفلفل أثناء تقييمهم للمواد الوراثية من حيث المقاومة. وسيُقاس النجاح على مدى مواسم زراعية متعددة، مع انتقال السلالات الواعدة من القطع التجريبية نحو الأصناف التجارية.

وفي الوقت الحالي، تكمن الأهمية في الجانب البنيوي: قدرة بحثية أرادها العلماء الأمريكيون لعقود أصبحت متاحة أخيراً. وقد خضعت الورقة البحثية، المنشورة في Molecular Plant-Microbe Interactions، لمراجعة الأقران، وتصف الجامعة هذا الاكتشاف بأنه خطوة تأسيسية. وما إذا كان سيترجم إلى فلفل وطماطم أرخص وأكثر وفرة يعتمد على عمل التربية الذي صُممت الأداة الجديدة لتسريعه — وهو عمل يمكن أن يبدأ الآن بجدية.

يعتمد هذا المقال على تقرير من Phys.org. اقرأ المقال الأصلي.