تعد مساعدة المزارعين في العثور على أصناف البطاطس الأكثر مرونة في مواجهة الاضطرابات المحتملة لموجة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية لاستدامة وربحية إنتاج كندا البالغ 4.5 مليون طن سنويًا من البطاطس ، وفقًا للتقارير بوابة البطاطس.
وإدراكًا لهذه الحاجة ، كان الدكتور Xu-Qing Li ، زميل أبحاث الزراعة والأغذية الزراعية الكندية (AAFC) في مركز فريدريكتون للبحث والتطوير في نيو برونزويك ، يدرس الإجهاد الحراري في البطاطس لسنوات. في عام 2018 ، ارتقى بعمله إلى المستوى التالي من خلال الانضمام إلى فريق من العلماء من جامعة نيو برونزويك وعدد من المتعاونين الدوليين لدراسة استجابة 55 نوعًا مختلفًا من البطاطس للإجهاد الحراري ، وهي أول دراسة واسعة النطاق من نوعه.
في معظم الأصناف التي تمت دراستها ، قلل الإجهاد الحراري من حجم الأوراق ، لكنه زاد من قمم النباتات وارتفاعها ، مع تقليل عدد ووزن الدرنات بشكل كبير. حددت هذه الدراسة أيضًا الأنواع الأكثر تحملاً للحرارة: Eramosa و Chieftain و AC Belmont و Superior.
كان تحديد هذه الأصناف خطوة أولى مهمة ، ولكن حتى هذه البطاطس لم تكن جيدة بشكل خاص في الحرارة ، لذلك كان من الواضح أن هناك حاجة إلى مزيد من البحث. في عام 2020 ، تعاون الدكتور لي مع زميله في AAFC الدكتور بينوا بيزيمونجو وعلماء في جامعة كوينز لإجراء بحث حصل لاحقًا على المجلة الأمريكية لأبحاث البطاطس.
في منشوراتهم "تأثير النضج المبكر على مقاومة الإجهاد الحراري في خمسين نوعاً من البطاطستم التأكيد على أن أصناف البطاطس المعروفة بنضجها المبكر في الحقل نمت بنفس معدل نمو الأنواع اللاحقة عندما تعرضت للإجهاد الحراري في البيوت البلاستيكية ، أي أدت الحرارة في الواقع إلى إبطاء عملية النضج.
سعت الدراسة التي أجراها الدكتور لي وزملاؤه إلى تحديد جينات البطاطس المحددة التي يمكن أن تساعد في تفسير سبب ذلك والآليات التي تحدد ما إذا كان نوع البطاطس سينضج مبكرًا أم متأخرًا.
يتسبب الإجهاد الحراري في تفاعل البطاطس عن طريق تغيير الوقت الذي تستغرقه حتى تنضج ، كما أن ارتفاع درجات الحرارة يؤدي في الواقع إلى إبطاء نمو البطاطس.
بعد هذه الدراسة الحائزة على جوائز ، أطلق الدكتور لي وقاد مشروعًا بحثيًا جديدًا لمعرفة المزيد والغوص بشكل أعمق في الآليات الجينية لاستجابة البطاطس للإجهاد الحراري. في عام 2020 ، حدد الجينات التي تنظم الإنبات الناجم عن الحرارة.
غالبًا ما يكون للبطاطس المزروعة في فصل الصيف الحار والجاف عيب يسمى "شتلات ما قبل الحصاد" أو "الشتلات الحرارية" التي يمكن أن تغير التركيب الكيميائي للدرنات وتقليل الجودة الشاملة وتسويق البطاطس.
في هذه الدراسة ، تم استخدام 18 صنفًا مختلفًا لمعرفة ما إذا كانت ظروف الإجهاد الحراري وحدها هي سبب مشكلة البراعم. أكد المشروع أن الحرارة هي السبب بالفعل ، وأن السرعة الطبيعية أو التأخير في الصنف المعني لا علاقة له بما إذا كان قد نبت تحت الضغط.
للوصول إلى هذا الاستنتاج ، درس الباحثون العاملون مع الدكتور لي استجابات الترنسكريبتوم للبطاطس المجهدة بالحرارة. تتضمن أبحاث النسخ فحص الجينات وشبكات التفاعل الجيني وخصائص mRNA للخلية لمعرفة كيف تتصرف عند مواجهة عوامل أو أمراض بيئية ، مما يوفر نظرة عميقة ومفصلة للغاية لسلوك الخلية ووظيفتها.
وجدت الدراسة أن الجينات المرتبطة بالسكون يتم تنظيمها في البطاطس المجهدة بالحرارة ، تمامًا كما هو الحال في البطاطس بعد الحصاد بعد الحصاد ، مما يشير إلى أن استقلاب الهرمونات النباتية يلعب دورًا رئيسيًا في الإنبات. ستثبت هذه المعلومات أنها مفيدة عندما يتعلق الأمر بتحسين أصناف البطاطس وراثيًا لمقاومة الإنبات في ظروف درجات الحرارة العالية.
يقول Xiu-Qing Li: "ما وجدناه سيساعد المزارعين والمعالجات على اتخاذ قرارات أفضل حول كيفية تخزين البطاطس المجهدة بالحرارة ومعالجتها". "هذا تحد يواجهه المصنّعون في جميع أنحاء العالم ، وكان من الرائع أن تكون قادرًا على المساهمة في فهمنا للمشكلة وتقديم توصيات قائمة على الأدلة." قدمت الدراسة رؤى مهمة حول اختيار أصناف البطاطس للزراعة ، وأفضل طريقة للتخطيط لتخزين واستخدام البطاطس المجهدة بالحرارة ، والمعرفة للمساعدة في تطوير أصناف تتحمل الحرارة في المستقبل.
نظرًا لأن تغير المناخ يهدد بجلب طقس أكثر سخونة وأكثر تقلبًا ، يقترح الدكتور لي مزيدًا من التقييم للأصناف خلال ظروف الصيف الحارة ومواصلة تطوير استراتيجيات شاملة لتقليل مخاطر الإجهاد الحراري.
يعد هذا البحث مساهمة لا تقدر بثمن في الحد من مخاطر إنتاج البطاطس في كندا وحول العالم.