إعادة تصور إمكانات النباتات من أجل مستقبل صحي ومستدام .نبذة مختصرة:تعتبر النباتات والأنظمة البيولوجية من حولها أساسية لصحة الكوكب وسكانه في المستقبل. تؤطر رؤية العقد الخاصة بعلوم النبات 2020-2030 قدرتنا على إجراء أبحاث حيوية وبعيدة المدى في علوم أنظمة النبات ، وهي ضرورية لكيفية تقدير المشاركين وتطبيق التقنيات الناشئة. نضع الخطوط العريضة لرؤية شاملة لمعالجة بعض أكثر مشاكلنا العالمية إلحاحًا من خلال الاكتشاف والتطبيقات العملية والتعليم. تم تطوير رؤية العقد القادم من قبل المشاركين في قمة النبات 2019 ، وهو حدث مجتمعي نظمته شبكة أبحاث علوم النبات. تصف رؤية العقد القادم رؤية شاملة للعقد القادم من علوم النبات تمزج بين التوصيات المتعلقة بالبحث والأشخاص والتكنولوجيا. بتجاوز الاكتشافات والتطبيقات ، يجب علينا ، نحن مجتمع علوم النبات ، تنفيذ تغييرات جريئة ومبتكرة لثقافات البحث ونماذج التدريب في عصر الأتمتة والافتراضية والظلال التي تلوح في الأفق لتغير المناخ. تتجسد رؤيتنا وآمالنا للعقد القادم في عبارة إعادة تصور إمكانات النباتات من أجل مستقبل صحي ومستدام. تعترف الرؤية العقدية بالتقاطع الحيوي بين العناصر البشرية والعلمية وتتطلب تنفيذًا متكاملًا لاستراتيجيات البحث (الأهداف 1-4) والأشخاص (الهدفان 5 و 6) والتكنولوجيا (الهدفان 7 و 8).
يهدف هذا التقرير إلى المساعدة في إلهام وتوجيه مجتمع البحث والجمعيات العلمية ووكالات التمويل الفيدرالية والمؤسسات الخيرية الخاصة والشركات والمعلمين ورجال الأعمال والباحثين في بداية حياتهم المهنية على مدار السنوات العشر القادمة. يشمل البحث مناهج تجريبية وحسابية لفهم سلوك النظام البيئي والتنبؤ به ؛ أنظمة إنتاج جديدة للأغذية والأعلاف والألياف مع زيادة تنوع المحاصيل وكفاءتها وإنتاجيتها ومرونتها التي تعمل على تحسين صحة النظام البيئي ؛ نهج لتحقيق إمكانات التقدم في التغذية ، واكتشاف وهندسة الأدوية النباتية ، و "البنية التحتية الخضراء". سيستخدم إطلاق المصنع الشفاف أساليب تجريبية وحسابية لتقسيم البيوم النباتي إلى "متجر قطع غيار" يدعم الترقيع ويدعم الاستعلام والتنبؤ وحل المشكلات سريع الاستجابة. المساواة والتنوع والشمول هي أحجار زاوية لا غنى عنها لتحقيق رؤيتنا. نقدم توصيات حول التمويل والأنظمة التي تدعم التطوير المهني المخصص. غالبًا ما يتم اعتبار أنظمة النباتات أمرًا مفروغًا منه ، لذلك نقدم توصيات لتحسين الوعي النباتي وبرامج علوم المجتمع لزيادة فهم البحث العلمي. نحن نعطي الأولوية للتقنيات الناشئة ، مع التركيز على التصوير غير الجراحي ، وأجهزة الاستشعار ، وتقنيات المعامل المحمولة للتوصيل والتشغيل ، إلى جانب تمكين التقدم الحسابي. سيستفيد علم أنظمة النبات من إدارة البيانات والتطورات المستقبلية في الأتمتة والتعلم الآلي ومعالجة اللغة الطبيعية وتكامل البيانات بمساعدة الذكاء الاصطناعي وتحديد الأنماط واتخاذ القرار. سيؤدي تنفيذ هذه الرؤية إلى تحويل علم النظم النباتية وتموج إلى الخارج عبر المجتمع وفي جميع أنحاء العالم. إلى جانب تعميق فهمنا البيولوجي ، نتصور تطبيقات جديدة تمامًا. نتوقع كذلك موجة من التنويع في ممارسي أنظمة المصانع مع تحفيز المشاركة المجتمعية ، ودعم ريادة الأعمال المتزايدة. ستساعد هذه الطفرة في المشاركة والمعرفة في إرضاء وإذكاء فضول الناس الطبيعي حول المستقبل ، ورغبتهم في الاستعداد له ، حيث يسعون للحصول على معلومات أكمل عن الغذاء والصحة والمناخ والأنظمة البيئية.
-1- المقدمة تواجه البشرية تحديات عميقة تتعلق بالغذاء والصحة والطاقة والبيئة ، تتفاقم بفعل التأثيرات العديدة لتغير المناخ. تعد النظم النباتية (الميكروبات والفطريات والحشرات والكائنات الحية الأخرى التي تعيش على النباتات أو داخلها أو حولها) جزءًا لا يتجزأ من مواجهة هذه التحديات ؛ هم أساس النظم البيئية والبيئات الصحية ، وحراس تغير المناخ ، والمنتجين الأساسيين للغذاء والأعلاف والألياف والطاقة والمأوى. تمت معالجة تقاطع التنوع البيولوجي والنشاط البشري والنمو السكاني وتغير المناخ بشكل منهجي في تقرير حكومي دولي حديث (IPBES ، 2019) ، والذي توصل إلى استنتاجات مثيرة للقلق بشأن الاستدامة والتي تردد صداها في تقرير من الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ (IPCC). ) ، الأمم المتحدة ، (2019). في الولايات المتحدة ، يمثل الإنتاج الزراعي حوالي 40٪ من عمليات سحب المياه العذبة (ريتشي وروزر ، (2020 ، وتغطي الأراضي الزراعية حوالي 17٪ من الدولة (ريتشي وروزر ، 2020 ؛ بيجلو ، 2017). الاقتصاد الزراعي الأمريكي منتج بشكل ملحوظ ، التي تزيد قيمتها عن 1 تريليون دولار سنويًا (كاسل وموريسون ، 2020). تلعب دورًا مهمًا في عزل الكربون (لال ، 2004؛ مبادرة تسخير النباتات ، 2020) ويمكن أن تقلل من الملوثات البيئية ، ولكنها أيضًا مسؤولة عن معظم التخثث و ربع انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. (ريتشي وروزر ، 2020) يلزم تحقيق زيادات كبيرة في إنتاج الغذاء للتخفيف من انعدام الأمن الغذائي وتوفير المكاسب السكانية المتوقعة (منظمة الصحة العالمية ، 2020). التحدي (بينون وآخرون. ، 2020 ؛ هنتر ، سميث ، وشيبانسكي ، و أتوود ، ومورتنسن ، 2017).
يذهب علم النظم النباتية إلى ما هو أبعد من المحاصيل المنتجة للأغذية والألياف. للنباتات العديد من الاستخدامات الفعلية والمحتملة ، بما في ذلك الاستخدامات الزينة والترفيهية والطبية. من أهم هذه العلاجات المشتقة من كيمياء النبات. باكليتاكسيل (تاكسول) ، الذي يستخدم لعلاج السرطان ، هو أحد الأمثلة الحديثة (مسيلروي و وجينوين ،2018 ؛ روينسكي و دونهاور ، 1995) ، ولكن هناك المئات من العلاجات العشبية الأخرى المستخدمة ، والعديد منها لها أصول محلية والتي لها أصول علمية الأساس لا يزال قليلا استكشاف.يتم أيضًا تكييف النباتات بطرق جديدة لتحل محل اللحوم ومنتجات الألبان (سيمون ،2019؛ وايلد وآخرون ،2014) ويتم إعادة برمجتها كمصانع جزيئية. على سبيل المثال ، تشارك النباتات في إنتاج الأجسام المضادة أحادية النسيلة التي يتكون منها لقاح الإيبولا (كيو وآخرون.، 2014 ؛ تشانغ ، لي ، جين ، وهوانغ ، 2014)وتطوير لقاح محتمل لمرض السارس CoV 2 (كيون ، 2020). يُنظر أيضًا إلى النباتات ، وخاصة الطحالب ، على أنها مصدر قابل للتطوير للمواد الهيدروكربونية والمواد الكيميائية المتخصصة (فو ، نيلسون ، ميستيكو ، داكور ، صالحي - أشتياني ، 2019). تقتصر الاستخدامات المفيدة للنباتات فقط على المعرفة المتاحة والموارد العلمية ومخيلاتنا.
1.1 تطوير رؤية جماعية عبر علوم النبات
بدأت قمم النبات التي عقدت في عامي 2011 و 2013 في دمج مجتمع أبحاث النبات حول خريطة طريق للمستقبل وأدت إلى أول رؤية عشرية (قمة أبحاث علوم النبات ، 2013) ، التي نُشرت في عام 2013. في ذلك الوقت ، تم الاعتراف بهذا المستقبل يجب أن تشمل المحادثات والأنشطة مجموعة أوسع من أصحاب المصلحة. أدى هذا الاستنتاج إلى إنشاء شبكة أبحاث علوم النبات في عام 2015 (PSRN ؛ الملحق 1). تجمع هذه الشبكة بين ممثلين عن 15 جمعية علمية ومهنية تغطي الهندسة الزراعية وعلم النبات والكيمياء الحيوية وبيولوجيا الخلية وتطور الخلايا والكيمياء وعلوم المحاصيل والبيئة والتعليم والتطور وعلم الوراثة والجينوميات والبستنة وعلم أمراض النبات وعلوم التربة والتصنيف. يسرت PSRN ورش عمل لتخيل سيناريوهات مستقبلية حول علم النبات (2016) ، وأوصت بنماذج جديدة للبنية التحتية الإلكترونية والبيانات الضخمة (2017) ، وحثت على إعادة تصور تدريب الدراسات العليا (2018) ، واكتشفت مناهج جديدة لتوسيع المشاركة (2019 ؛ علم النبات شبكة البحث ، 2020). استخدمت قمة النبات لعام 2019 (الملحق 2) هذه الأنشطة السابقة كنقطة انطلاق لتطوير الرؤية العقدية لعلوم النبات 2020-2030.
يجب أن تكون رؤية المجتمع غنية بالمعلومات ومؤثرة. نجحت وثيقة 2013 في تسليط الضوء على الحاجة إلى الاستثمار في ظواهر النبات ، التي كانت لا تزال في مهدها في ذلك الوقت. اليوم ، يعقد مجتمع علم الظواهر النباتية اجتماعًا سنويًا ومجلة علمية وشبكة المجتمع الخاصة به (كارول وآخرون.2019). ركز فصل من الرؤية العقدية لعام 2013 على الحاجة إلى توفير التدريب على المهارات القابلة للتحويل ، أو التدريب T ، ولفت الانتباه إلى الحاجة إلى استكمال مهارات البحث التأديبي للعلماء في بداية حياتهم المهنية. بعد خمس سنوات ، تم دمج العديد من فرص التدريب ، بما في ذلك التدريب الفني وورش العمل القيادية ، في برامج الدراسات العليا وإتاحتها في الاجتماعات السنوية للمجتمع العلمي. يدمج برنامج التدريب البحثي لمؤسسة العلوم الوطنية (NSF) (2014) والمعاهد الوطنية لتوسيع الخبرات الصحية في برنامج التدريب العلمي (2013) مفاهيم مماثلة ويعززان الاستكشاف الوظيفي الواسع. بالإضافة إلى ذلك ، اعتمدت مبادرة جينوم النبات الوطنية 2014-2018 (NSTC ، 2014) على رؤية العقد 2013 كأحد مصادرها لتطوير خطة استراتيجية لتسهيل وتمويل أبحاث الجينوم في النباتات.
1.2 قيم ولغة علوم النظم النباتية
نحن ، مجتمع علوم النبات ، نؤمن أن التنافر في القيم والمفردات هو عائق أمام التقدم ولا يجب الاستهانة به. تعطينا وجهات النظر المتنوعة القوة ، لكنها تسلط الضوء أيضًا على الحاجة إلى البحث عن أرضية مشتركة. أصبحت مناقشات القيم والمفردات (ماردر ، 2020 ؛ الملحق 3) أساسًا لتطوير رؤية 2020 العقد القادم. تم تطوير القيم الموضحة في هذا التقرير من قبل المشاركين في قمة النبات لعام 2019 كممثلين للمجتمع الأكبر ؛ يشكل علماء النبات مجتمعًا عالميًا بلا حدود تختلط فيه الجنسيات والثقافات بحرية وإنتاجية ، ومع ذلك فهي مجتمع توجد فيه اختلافات يجب فهمها وقبولها من أجل الاتحاد. هنا نذكر ونؤكد أربع قيم إرشادية (الملحق 4) لمجتمعنا والتي كانت واضحة تاريخياً وطموحة في تعبيرها الكامل: التعاون والتنوع والتكامل والإنصاف.
1.3 استخدام هذا التقرير
يهدف هذا التقرير إلى المساعدة في إلهام وتوجيه مجتمع البحث والجمعيات العلمية ووكالات التمويل الفيدرالية والمؤسسات الخيرية الخاصة والشركات والمعلمين ورجال الأعمال والباحثين في بداية حياتهم المهنية على مدار السنوات العشر القادمة. تهدف الأهداف المنفصلة والطموحة التي نقترحها هنا إلى إشعال الجيل القادم من المشاركين والتقنيات والاكتشافات في علم أنظمة النبات. تتم مشاركة العديد من أهدافنا ، بما في ذلك تلك المتعلقة بالاقتصاد الحيوي والزراعة والبيانات الضخمة وتنويع القوى العاملة ، ومواءمتها مع أولويات أبحاث السنة المالية 2021 للبيت الأبيض وأولويات 2020-2025 لوزارة الزراعة الأمريكية (وزارة الزراعة الأمريكية ، 2020 ؛ فوغت و درويجمير ، 2019).
Post A Comment: