بقلم بيساخ بنسون • 10 يونيو 2025
تل أبيب، 10 يونيو 2025 (TPS-IL) — طور علماء إسرائيليون وصينيون طريقة رائدة لتعديل الجينات نجحت في تعديل سمات معقدة في نباتات الطماطم مثل الحجم والشكل والنكهة واستخدام المغذيات ومقاومة الأمراض.
النكهة، واستخدام المغذيات، ومقاومة الحرارة والجفاف، أعلنت جامعة تل أبيب يوم الثلاثاء.
تسمح هذه الطريقة، التي تستخدم شكلاً محسناً من تقنية CRISPR-Cas9، بتعديل جينات متعددة في وقت واحد، وهو تحدٍ طويل الأمد في علوم الزراعة بسبب الطبيعة المعقدة والمتكررة لجينومات النباتات. في دراسة نُشرت مؤخراً في مجلة Nature Communications التي تخضع لمراجعة الأقران، أظهر الباحثون القدرة على التأثير على خصائص رئيسية في الطماطم، مثل النكهة والشكل واستخدام المغذيات.
وقال الباحثون: “التعديل الجيني في محاصيل النباتات عملية معقدة. تتغلب طريقتنا على تحديات رئيسية وقد تُستخدم لدراسة والتأثير على مجموعة متنوعة من السمات، مثل مقاومة الأمراض والجفاف، في محاصيل حقلية مختلفة”.
قاد المشروع البروفيسوران إيلون شاني وإيتاي مايروز، إلى جانب طالب الدكتوراه أميتشاي بيرمان من كلية علوم النباتات والأمن الغذائي بجامعة تل أبيب. وتعاونوا مع نينغ سو والدكتورة يوكين تشانغ من جامعة الأكاديمية الصينية للعلوم في بكين، والدكتورة أسنات ياناي من شركة التكنولوجيا الزراعية الإسرائيلية NetaGenomiX.
يشير CRISPR إلى التكرارات القصيرة المتناظرة المتباعدة بانتظام والمجمعة. إنها أداة قوية تمكن العلماء من تعديل الجينات بدقة وكفاءة. تعمل مثل مقص جزيئي: يتم توجيه بروتين متخصص (غالباً Cas9) بواسطة قطعة صغيرة من الحمض النووي الريبوزي (RNA) إلى موقع محدد في الحمض النووي (DNA). بمجرد العثور على هدفه، يقوم بعمل قطع، مما يسمح للباحثين بإزالة جينات معينة أو تعطيلها أو استبدالها.
ومع ذلك، في الكائنات المعقدة مثل النباتات، تنتمي العديد من الجينات إلى عائلات من الجينات المتشابهة التي تؤدي وظائف متداخلة. هذا يخلق تحدياً يُعرف بالتكرار الجيني – عندما يتم تعديل جين واحد، قد يعوض جين آخر في نفس العائلة، مما يجعل من الصعب رؤية أي تغيير.
يتمحور الاختراق حول ابتكارين رئيسيين. أولاً، حسّن الباحثون قابلية توسيع نطاق CRISPR-Cas9 من خلال تطوير نظام يمكنه استهداف آلاف الجينات في وقت واحد.
لمعالجة المشكلة الثانية للتكرار الجيني، قال بيرمان: “هدفنا هو تغيير عائلات كاملة من الجينات المتشابهة في وقت واحد”. “في دراسة سابقة، قمنا بتطوير خوارزمية مخصصة تأخذ قائمة بالجينات المستهدفة وتحدد وحدة CRISPR فريدة لكل منها – أو لمجموعة من الجينات المتشابهة – لتحفيز التعديل المطلوب. سمح لنا ذلك ببناء مكتبات CRISPR شاملة.”
في هذا البحث، أنشأ العلماء مكتبة CRISPR – وهي مجموعة كبيرة من أدوات تعديل الجينات المخصصة، تم تصميم كل منها لاستهداف جين معين أو مجموعة من الجينات المتشابهة في جينوم الطماطم. سمحت مكتبة CRISPR هذه للعلماء بالتغلب على مشكلة التكرار عن طريق تعديل آلاف الجينات في مئات النباتات في وقت واحد. كان لكل نبات تعديل جيني فريد، مما سمح للباحثين بملاحظة أي التغييرات أدت إلى اختلافات في سمات مثل الحلاوة، أو شكل الثمرة، أو مقاومة الأمراض.
في حين أن الاختبارات السابقة للخوارزمية كانت ناجحة في نبات النمذجة Arabidopsis thaliana، فإن الدراسة الجديدة تمثل تطبيقها الأول في نوع محصول. قام الفريق ببناء 10 مكتبات CRISPR تحتوي على حوالي 15000 وحدة تعديل جيني فريدة مصممة لجينوم الطماطم. ثم أدخلوا هذه التعديلات في حوالي 1300 نبات طماطم، تم تعديل كل منها في مجموعة جينات مختلفة.
تلقت الشركة الإسرائيلية NetaGenomiX ترخيصاً لتسويق التكنولوجيا. الهدف هو تطوير محاصيل محسنة، غير معدلة وراثياً، يمكنها تحمل تغير المناخ بشكل أفضل وتوفير فوائد ملموسة لكل من المزارعين والمستهلكين.
وأضاف بيرمان: “نعتقد أن بحثنا يفتح الباب أمام تربية أصناف محسنة لمجموعة واسعة من المحاصيل، كما أنه يدفع مجال علوم النبات ككل”. “في دراسات متابعة، نعمل على تطوير سمات إضافية مختارة في الطماطم والأرز.