שתפו‬        

יהונתן שר

האם צמח ישראלי אחד יציל את העולם מרעב?

במחקר חדש נמצא שגנים מצמח בר ישראלי עשויים לסייע להגן על החיטה מפני אחד מהאיומים הגדולים על קיומה
8 במאי 2022



המשכה של המלחמה באוקראינה מביא איתו גם את המשך עליית מחירי המזון בעולם. רוסיה ואוקראינה אחראיות על יותר מרבע מאספקת החיטה העולמית, ושיבושי הייצור והיצוא גורמים למדינות שונות, בהן ישראל, להתחרות על מקורות חיטה חלופיים. אין פלא שקשיים סביב אספקת החיטה מעוררים דאגה, בהתחשב בכך שמדובר בדגן שמהווה מרכיב בסיסי בתזונת חלק גדול מאוכלוסיית העולם – 770 מיליון טון החיטה שמיוצרת מדי שנה מספקת כ-20 אחוז מצריכת הקלוריות העולמית. אך למרות בעיות האספקה שעלולות להיגרם ממלחמות בין בני אדם, ייתכן שהסכנה הגדולה יותר לבצקים שלנו היא דווקא מחלה לא מוכרת לציבור בשם חילדון הקנה, שהשמידה בשנים האחרונות שדות שלמים של חיטה באזורים נרחבים של העולם.

כבר אלפי שנים ניטשת המלחמה בין החקלאים לבין הפטרייה האכזרית Puccinia graminis, שגורמת למחלה. עם זאת, במחקר חדש שנערך בשיתוף חוקרים ישראלים נמצאה עמידות מיוחדת למחלה בצמח בר ישראלי – קרוב משפחה עתיק של החיטה המודרנית, מה שעשוי לספק את מכת הניצחון של האנושות ולהבטיח את הישרדות שדות החיטה שיזינו אותנו גם בעתיד. אז איך קרה שהחיטה המודרנית איבדה את ההגנות שהיו לקרוביה הטבעיים בעבר? ומה הופך את ישראל למקום האידאלי למצוא גנים שיעזרו לנו לגדל מזון בעולם של משבר אקלים?

עד כה, חקלאים השתמשו בשיטות שונות כדי להתמודד עם חילדון הקנה. אחת מהן היא שימוש בחומרי הדברה כימיים – אך יש לה מספר חסרונות משמעותיים. ראשית, חומרי הדברה הם יקרים, ולכן הם לא זמינים לחקלאים עניים באזורים רבים בעולם. שנית, כשכן משתמשים בהם, חומרי ההדברה מכילים כימיקלים רעילים שמהווים סכנה לסביבה, מפני שהם עלולים להצטבר במים ובאדמה של שטח הגידול. מעבר לכך, הפטרייה שגורמת למחלת החילדון מסוגלת להסתגל לחומרי הדברה, כך שעם הזמן, יעילותם נגדה פוחתת.

הזן שפוגע גם בחיטה עמידה

שיטה מוצלחת יותר מבחינה כלכלית וסביבתית להתמודדות עם חילדון היא פיתוח זני חיטה שיש להם עמידות גנטית למחלה – כך שאין צורך בחומרי הדברה כדי למנוע את התפתחותה בהם. פתרון כזה הוכח כיעיל בעבר: התפרצויות של חילדון הקנה היו תדירות מאז ומתמיד, אך בזכות שיתוף פעולה בין חוקרים וחקלאים, סוגי חיטה עמידים למחלה הפכו לנפוצים ברחבי העולם מאז שנות ה-50 – מה שהביא להפחתה דרמטית במספר ההתפרצויות.

עם זאת, בסוף שנות התשעים התגלה באוגנדה זן של חילדון קנה שכונה Ug99, שהתגבר על העמידות של מיני החיטה הנפוצים. מאז, התפרצויות של חילדון הקנה החדש התרחשו באתיופיה, בדרום איטליה ובמערב סיביר, וגרמו לאובדן של עשרות מיליוני דונמים של תוצרת. במצב של התפרצות, המחלה יכולה לגרום לאבדן יבול של 50 עד 100 אחוז.  לכן, המרוץ למציאת גנים חדשים שיעניקו עמידות לחיטה גם בפני חילדון הקנה החדש מעסיק כיום מדענים רבים.

יש לציין שהנזקים שגורמות מחלות החילדון מחמירים עקב משבר האקלים. "בעקבות עליית הטמפרטורה בעולם, ב-4-3 השנים האחרונות מתרחשות התפרצויות קשות של חילדון באזורים של אירופה שבהם הפטרייה לא הייתה מסוגלת לשרוד בעבר", אומר פרופ' עמיר שרון, חבר בבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון של הפקולטה למדעי החיים וראש המכון לחקר דגנים באוניברסיטת תל-אביב, ששותף למחקר החדש.

תקווה ישראלית

המחקר החדש בוצע על ידי צוות בינלאומי שכלל בין השאר חוקרים מאוניברסיטת מינסוטה שבארה"ב ומאוניברסיטת תל-אביב. באמצעות שימוש בכלי חיפוש גנטי מתקדם בשם "צייד מוטציות" (Mutant Hunter), החוקרים סרקו את הגנום של צמחים שהפגינו חסינות לחילדון הקנה, והשוו אותם לגנום של כאלה שלא חסינים למחלה. הם זיהו גן מועמד בצמח הבר בן-חיטה שרוני (Aegilops sharonensis), קרוב משפחה עתיק של החיטה המודרנית, שצומח אך ורק בחופי ישראל ודרום לבנון. צמח זה זוהה כמועמד להענקת חסינות לחילדון כבר לפני יותר מעשור, אך המחקר החדש היה הראשון שבו הגן הרלוונטי בודד, והושתל במין אחר: את הגן, שהחוקרים כינו Sr62, הם השתילו בסוג חיטה מוכר שפגיע לחילדון, ואז בדקו את העמידות שלו אל מול סוגי חילדון קנה שונים.

בן-חיטה שרוני.
החוקרים זיהו גן מועמד בצמח הבר בן-חיטה שרוני, קרוב משפחה עתיק של החיטה המודרנית, שצומח אך ורק בחופי ישראל ודרום לבנון. צילום: Dave Hansen

תוצאות המחקר מראות שהגן שנמצא מקנה לצמח חסינות אל מול מגוון רחב של וריאנטים של חילדון קנה, ולכן השתלה שלו בחיטה המודרנית יכולה למנוע התפרצויות של המחלה בגידולים ברחבי העולם.

"בצמחי הבר, במיוחד בישראל, יש מגוון תכונות מעניינות של עמידות למחלות, יובש, מלח וחום. החיטה נולדה באזור שלנו, ולכן האבות של החיטה המודרנית נמצאים פה והשונות הגנטית הגדולה ביותר מתקיימת כאן, אומר שרון. "נהיה חייבים להעביר את התכונות של צמחי הבר גם לצמחי התרבות, מכיוון שזה הפתרון לשמירה על הסביבה ולהבטחת מזון בריא בכמות מספקת לאנושות".

את החומר הגנטי של בן-החיטה השרוני החוקרים קיבלו מהמכון לחקר הדגנים ע"ש משפחת ליברמן שבאוניברסיטת תל-אביב. "במכון יש בנק גנים שהוקם בתמיכה של משפחות ליברמן ואוקינו ממינסוטה, שכולל אוסף של צמחי בר שהם קרובי משפחה של חיטה ושל דגנים אחרים שמקורם בישראל", מסביר שרון. "באוסף יש כ-16 אלף זרעים, מתוכם אוסף מרשים של בני חיטה – צמחים שהחיטה המודרנית נולדה מהם. בן-חיטה שרוני הוא מין שייחודי כמעט לחלוטין לישראל, ויש בו הרבה מאוד גנים שנותנים עמידות בפני מחלות".

הבעיה עם חיטה מודרנית

אחד הדברים שהופכים את גידולי החיטה המודרניים לפגיעים כל כך למחלות הוא העובדה שהשונות הגנטית בין זני החיטה שקיימים ברחבי העולם היא מצומצמת. כבר במהפכה החקלאית, לפני כ-10,000 שנה, התחיל דילול מסוים של השונות הגנטית של צמחים, עקב הברירה המלאכותית שביצע האדם במינים לפי מאפיינים כמו התאמה לבתי הגידול השונים וההעדפות הקולינריות של אנשי המקום. בכל זאת, במשך אלפי השנים של חקלאות מסורתית עדיין נשמר מגוון גנטי גבוה יחסית בקווי החיטה.

בן-חיטה שרוני. קרדיט Dave Hansen 2
תוצאות המחקר מראות שהגן שנמצא בבן-החיטה השרוני מקנה לצמח חסינות אל מול מגוון רחב של וריאנטים של חילדון קנה. צילום: Dave Hansen

השינוי המרכזי בגידולי החיטה התרחש באמצע המאה הקודמת, עם "המהפכה הירוקה": פיתוח מיני חיטה נמוכי קומה על ידי המדען האמריקאי ד"ר נורמן בורלוג, שאפשרו להביא לגידול משמעותי מאוד ביבול החיטה עבור שטח נתון. אין ספק שמדובר היה בתגלית משנת-עולם, שתרמה באופן משמעותי לצמצום הרעב העולמי. עם זאת, בטווח הארוך, היו לה גם השלכות פחות חיוביות. "פתאום הפסיקו לגדל גידולים מסורתיים, והתחילו להשתמש רק בזנים של בורלוג – וכך הגענו למצב של מגוון ביולוגי צר ושברירי שפגיע למחלות", אומרת ד"ר עינב מייזליש גתי, מנהלת המרכז למשאבים גנטיים ואיכות זרעים במכון וולקני "הדרך לפתור את הבעיה הזו היא להשתמש בחומר ביולוגי ממקור אחר ולהעשיר באמצעותו את הזנים של בורלוג", אומרת מייזליש גתי. לדבריה, בן-החיטה השרוני הוא דוגמה למקור אפשרי לכך.

כאמור, הגן שנמצא בבן-החיטה השרוני הוא לא הראשון שנמצא שמקנה חסינות מפני חילדון הקנה לחיטה, שכן בשנות ה-50 פותחו מיני חיטה עמידים שפטריית החילדון הסתגלה והתגברה עליהם. לכן, קיים חשש שעם הזמן הפטרייה תלמד להתגבר גם על החסינות שמקנה הגן החדש. "למדנו שגנים עלולים להישחק, ולכן הגישה היא לקחת כמה גנים בבת אחת ולהכניס אותם בתור יחידה", אומר שרון. "כך, ההסתברות שהמחלה תוכל להתגבר על כולם בו זמנית היא מזערית".

"אנחנו נמצאים בתוך התחלה של מהפכה שתכלול מעבר לכלים מתקדמים של הנדסה ועריכה גנטית, שבאמצעותם כל חברה או ארגן יוכלו לקחת גנים מתאימים ולהכניס אותם לזן החיטה שלהם, מבלי להשפיע על שום תכונה אחרת – כמו לתת חיסון נגד מחלה", מסכם שרון.


בעקבות הכתבה ב"זווית" הסיפור פורסם גם ב- Ynet

שתפו‬        


הירשמו לניוזלטר שלנו

עקבו אחרי זווית