כוחות העל של חיטת הבר הקדומה

האתגר של הביטחון התזונתי העולמי הוא כבר מזמן אינו רק בעיה חקלאית אלא מרוץ של המדע נגד הזמן. חוקרי אוניברסיטת תל אביב זיהו מנגנון גנטי חדש השולט בגודל גרגרי החיטה ובאופן שבו הצמח מחלק את חומרי ההזנה אל הזרעים, ויוכל, לדבריהם, לסייע בעתיד בפיתוח זני חיטה בעלי יבול גבוה וערך תזונתי משופר. במחקר נמצא כי הפחתת פעילותו של גן שמקורו בחיטת הבר מוביל ליצירת גרגרים גדולים וכבדים יותר, המכילים תכולת חלבון גבוהה יותר וכן רמות גבוהות יותר של חומצות אמינו חיוניות ושל מינרלים חשובים כמו ברזל, אבץ ומוליבדן. החוקרים מעריכים כי התגלית תאפשר ניצול ממיטבי של המגוון הגנטי העשיר של חיטת הבר – מאגר גנים שכמעט ואבד במהלך ביות החיטה.

את המחקר הובילו ד"ר זכריה הבר ז"ל והפוסט-דוקטורנטים ד"ר דווינדר שארמה וד"ר מאנס פרוסטי, כולם מהמעבדה של ד"ר ניר שדה בבית הספר למדעי הצמח ואבטחת המזון ובמכון לחקר הדגנים באוניברסיטת תל אביב, בשיתוף חוקרים מאוניברסיטת תל אביב, מאוניברסיטת חיפה, ממנהל המחקר החקלאי (מכון וולקני) ומאוניברסיטת בן-גוריון. ד"ר זכריה הבר ז"ל נפל בקרבות בעזה במהלך מלחמת חרבות ברזל, בעיצומה של עבודת הדוקטורט שלו. תואר הד"ר הוענק לו לאחר מותו, והמחקר הושלם במעבדתו של ד"ר שדה. המחקר פורסם בכתב העת Plant Cell & Environment .

^{ד"ר זכריה הבר ז"ל}

חיטה, יש לך גנים טובים

חיטת הבר (Triticum dicoccoides), אחד מאבותיה של החיטה המודרנית, גדלה בטבע באזור הסהר הפורה והתאפיינה במגוון גנטי רחב בהרבה מזה הקיים בזנים החדשים. בעוד שתהליכי הביות וההשבחה החקלאית התמקדו ביצירת זנים אחידים, חלק גדול מהשונות הגנטית הטבעית אבדה. החוקרים ביקשו לבחון האם דווקא הגנים שנותרו בחיטת הבר יכולים לשמש מקור לשיפור החיטה של העתיד.

לשם כך ניתחו החוקרים כ-460 קווי חיטת בר שנאספו מאזורי אקלים מגוונים בישראל, והשוו בין המאפיינים הגנטיים שלהן לבין משקל הגרגרים, גודלם והרכבם התזונתי. כך זוהה גן ממשפחת גורמי השעתוק B3 שמווסת את התפתחות הזרע ואת חלוקת חומרי ההזנה בתוכו. בהמשך אישרו החוקרים את תפקידו באמצעות עריכה גנטית בטכנולוגיית CRISPR. כאשר פעילות הגן הופחתה, גרגרי החיטה הפכו גדולים וכבדים יותר, לצד עלייה בתכולת החלבון, הברזל והאבץ.

עוד מצא המחקר כי לגרסאות שונות של הגן יש תפוצה גיאוגרפית שונה: אחת מהן נפוצה בעיקר באזורים חמים ויבשים, ואילו האחרת מאפיינת אזורים קרירים ולחים יותר. ממצא זה מרמז כי הגן מילא תפקיד גם בהסתגלות הטבעית של חיטת הבר לתנאי סביבה שונים, ולכן עשוי להיות בעל חשיבות גם בפיתוח זנים שיוכלו לשמור על יבול ואיכות גם בתנאי אקלים משתנים.

העבר שפותר את אתגרי העתיד

לדברי החוקרים, חיטת הבר ממשיכה לשמש "ספריית גנים" טבעית, שיכולה לספק כלים חדשים לחקלאות המודרנית. איתור גנים המאפשרים להגדיל את היבול מבלי לפגוע בערכו התזונתי עשוי לתרום בעתיד לפיתוח זני חיטה איכותיים יותר, שיסייעו בהתמודדות עם העלייה בביקוש למזון ועם האתגרים שמציב שינוי האקלים.

ד"ר ניר שדה מסכם: "חיטת הבר היא מאגר גנטי יוצא דופן, שנבנה במשך אלפי שנות אבולוציה בתנאי סביבה משתנים. במחקר הזה הצלחנו לזהות גן המשפיע הן על גודל גרגר החיטה והן על איכותו התזונתית, ולהראות כיצד ניתן לרתום את המנגנון הזה גם בחיטה המודרנית. ככל ששינויי האקלים מציבים אתגרים חדשים לחקלאות העולמית, גילוי של גנים כאלה עשוי לסייע בפיתוח זנים שיספקו יבול איכותי יותר גם בתנאי גידול מאתגרים".

מעבדתו של ד"ר ניר שדה מתמקדת בחקר המנגנונים הגנטיים והפיזיולוגיים של צמחים, במטרה לשפר יבולים חקלאיים ועמידות לתנאי עקה