خطة العمل: الهدف 1:- تطوير أشجار النشوء والتطور جيدة الدقة لجميع النباتات ، بما في ذلك الطحالب والكائنات الحية المرتبطة بها ؛ ستشكل هذه الأنساب أساس كتالوج عالمي عبر الإنترنت سيكون غير مسبوق من حيث العمق والقيمة (NSF ، 2020). ستكون إحدى النتائج القيمة لهذا الجهد إطارًا مقارنًا لاكتشاف كيفية اختلاف ارتباطات النمط الجيني والنمط الظاهري عبر النطاقات الزمنية ، واستكشاف كيفية تطور الجينات على طول السلالات ، وبالتالي تؤثر على الأنماط الظاهرية ، وفهم تجميع المجتمعات البيولوجية الحالية والجديدة.حدد استراتيجيًا مجموعة واسعة من سلالات النباتات المتنوعة نسبيًا وبيئيًا لتحليل متعمق لتشكلها ، وعلم التشريح ، وعلم وظائف الأعضاء ، وعلم البيئة ، وعلم الجينوم ، وعلم الوراثة في بيئاتها الطبيعية. يجب أن يكون من الاعتبارات الرئيسية جدواها الإضافية كنظم تجريبية لاختبار الفرضيات لآليات التنويع والتكيف في ظل ظروف خاضعة للرقابة.
استكشاف وتحديد وتوصيف الكائنات الحية المرتبطة بالنباتات "غير المكتشفة حتى الآن" ، من التبادلية إلى المسببة للأمراض ، لفهم مساهماتها في التنوع البيولوجي من خلال الدراسات النباتية والمنهجية. هذه المعلومات لا تقدر بثمن في معالجة المشاكل الناشئة عن الآفات والأمراض الناشئة والتفاعلات غير المواتية التي تسببها الأنواع المدخلة والأنواع الغازية. إن الاستفادة من المعلومات حول المتبادلين عبر النطاقات من الميكروبات إلى الميكروبات (مثل الحيوانات العاشبة والملقحات) ستدعم بشكل أفضل الجهود المبذولة للتخفيف من التغيرات البيئية وعكس مسارها والتكيف معها. تعزيز رسم الخرائط العالمية لتوزيعات الأنواع والتهديدات لتوضيح الاتجاهات وتمكين التنبؤ بنقاط الضعف على المدى القريب. ومن الضروري أيضًا بذل جهود مماثلة لتصنيف وتخطيط وتقييم نقاط الضعف لكل من مجتمعات النباتات الطبيعية والثقافية. سيكون التقييم الدقيق للمخاطر أمرًا حاسمًا في إبطاء وربما عكس آثار فقدان التنوع البيولوجي بوساطة بشرية.تطوير طرق فعالة للتعدين على قرون من الدراسات العلمية وأدبيات التنوع البيولوجي والعينات ودمج البيانات القديمة والجديدة لتطوير نماذج إيكولوجية وتطورية مفيدة تفيد في فهمنا للتدهور البيئي الحالي والخطوات اللازمة للتخفيف والتكيف الناجح.
على الرغم من أن تراكم البيانات الناتجة عن الإجراءات من 1 إلى 5 سيكون لا يقدر بثمن ، يجب علينا أيضًا استخدام هذه البيانات وإدارتها (الهدف 8) لدفع حدود معرفتنا بالتفاعلات بين الأنواع ، والشبكات الغذائية ، والنظم البيئية ، والمناطق الأحيائية لفهم وتخفيف آثار البيئات المتغيرة على جميع مستويات التنظيم البيولوجي من الجينات إلى المحيط الحيوي.
2-1-2 الهدف 2: التقدم التكنولوجي لنظم إنتاج نباتات مستدامة يحركها التنوع:- يواجه الإنتاج المستدام لإطعام عدد متزايد من سكان العالم تحديات متزايدة بسبب توافر المدخلات المرتبطة به وعدم موثوقيتها وارتفاع تكاليفها (مثل المياه والمغذيات والأراضي الصالحة للزراعة) ، فضلاً عن العوامل الجيوسياسية. لا توجد أسباب وحلول بسيطة لهذه التحديات متعددة الأوجه. ومع ذلك ، فإن هيمنة عدد قليل نسبيًا من الأنظمة عالية الكثافة المركزة على السلع الأساسية يحتاج إلى إعادة التفكير في زيادة التنوع الوظيفي لأنظمة المحاصيل ككل ؛ أعلى 10 محاصيل في العالم - الشعير ، الكسافا ، الذرة ، زيت النخيل ، بذور اللفت ، الأرز ، الذرة الرفيعة ، فول الصويا ، قصب السكر ، والقمح - توفر مجتمعة 83 ٪ من جميع السعرات الحرارية المنتجة في الأراضي الزراعية (راي وآخرون ، 2019 ؛ جامعة مينيسوتا ، 2019).وبالمثل ، كانت التحسينات السابقة للإنتاج ناجحة للغاية ولكنها ركزت على زيادة الغلة ، خاصة في عدد قليل من المحاصيل الرئيسية. هناك حاجة إلى أنظمة إنتاج جديدة تجمع بين الإنتاجية العالية وتنوع المحاصيل الأكبر والمرونة المعززة التي لا تتوقف عند الحد من الضرر البيئي ولكنها تعمل في الواقع على تحسين صحة النظام البيئي (برامر وآخرون ، 2011). تشمل العناصر الرئيسية لأنظمة الإنتاج النباتي النمذجة التنبؤية واختيار السمات والتربية والتوسع. مثل هذا الهدف يتماشى مع الاهتمام المجتمعي الأكبر بأصل الغذاء وتأثير الزراعة. كما نقترح "طلقتان" لإلهام الابتكارات بعيدة المدى في أنظمة الإنتاج المستدامة (الملحق 5 و 6).
تحسينات نظام المحاصيل:- تتمتع المزارع مجتمعة ببصمة مادية وبيئية هائلة. لذلك ، يجب عليهم موازنة استبدالهم للنظم البيئية الطبيعية والحاجة إلى المدخلات فيما يتعلق بمبادئ إدارة النظام البيئي مثل إيواء مستودعات لأنواع معينة من التنوع البيولوجي ، والعمل كحصن ضد التحضر ، وربما العمل كنظم معززة بشكل كبير لاحتجاز الكربون بالتنسيق مع استراتيجيات أخرى مثل مبادرة تريليون شجرة (2020). ستمكن الأدوات التنبؤية الموضحة في الهدف 1 المزارعين والباحثين الزراعيين من مواصلة العمل نحو إشراف بيئي أفضل والاستعداد للفرص الاقتصادية المستقبلية. أدوات الزراعة الرقمية التي تتراوح من الروبوتات والطائرات بدون طيار إلى مستشعرات إنترنت الأشياء (الهدف 7) هي أمثلة على التقنيات الناشئة التي تعمل بالفعل على تقوية المؤسسة الزراعية (بلو ريفر تكنولوجي ، 2020 ؛إيكيكوي ، 2017 ؛ميولا ، 2020 ؛مدينة باديلا ،كونتريراس المدينة المنورة ، جافيلان ، ميلان - المراز ، وألفارو ، 2019)ستحدث هذه المبادرات ثورة في إدارة الأراضي والمحاصيل. طرق التربية الناجحة تاريخيًا القائمة على التهجين ، بما في ذلك الجينوميات والذكاء الاصطناعي (AI) - استراتيجيات الاختيار المدفوعة (فوس - فيلس ،كوبر ،&هايز 2019،)، بالإضافة إلى الاستكشاف والتطبيق المسؤولين للتقنيات الناشئة مثل تحرير الجينات والاختيار الفينومي (رينسينت وآخرون. ، 2018) ، سيوفر المزيد من التقدم. ستشمل الأهداف الإنتاجية ، ومقاومة الآفات ومسببات الأمراض ، وتدجين محاصيل جديدة ذات سمات قيّمة (على سبيل المثال ، معمرة ، وقساوة الطقس القاسية ، ومجموعات من السمات) ، وتطوير أنظمة إنتاج عالية التنوع تتضمن ميكروبيومات نباتية مصممة لتحسين الإنتاج بشكل مستدام.سيبدأ البحث عن محاصيل جديدة وتنفيذها وأنظمة إنتاج نباتية مستدامة جديدة كتجارب وعروض توضيحية ، لكننا نتوقع أول عرض لاستدامة محسّنة وقابلة للحياة اقتصاديًا بحلول عام 2030 ، مع استيعاب سريع في جميع أنحاء السوق خلال العقد التالي. يجب أن يستجيب العلم لمدخلات الأسواق ومقدمي المزارع وتجار التجزئة والمصدرين ، وبالطبع المزارعين أنفسهم. ومع ذلك ، فإن بدائل ممارسات الزراعة الأحادية الحالية التي تعزز التنوع البيولوجي عبر المناظر الطبيعية (كريمين
&ميرينلندير 2018) وتعزز الإنتاج على أساس الاحتياجات الغذائية والبيئية ستلبي مقاومة أقل إذا كانت مجدية اقتصاديًا وعمليًا ونُظر إليها على أنها في كليهما. المنتجين والمصلحة العامة. يمكن أن يصبح مثل هذا التحول الدراماتيكي جزءًا من ثورة تحويلية مثل الثورة الخضراء في الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي ، والتي تضمنت مجموعة من التقنيات الجديدة على نطاق واسع جدًا (إيفنسون وجولين ، 2003).
التكنولوجيا لابتكار المحاصيل مجال التركيز الثاني هو التنمية السريعة للمحاصيل الفردية. إن تربية الأصناف الجديدة بطيئة ولم يتم تسريعها بواسطة تكنولوجيا التعديل الوراثي (مشروع محو الأمية الوراثية ، 2016). بدلاً من ذلك ، الأدوات التي تحول البحث من الوصف إلى التنبؤ - على سبيل المثال ، الانتقال من دراسات الارتباط على نطاق الجينوم إلى الانتقاء الجينومي (هيفنر ، سوريلس ، & جنينك ، 2009 ؛فوس - فيلس وآخرون ، 2019)أو من التنميط الظاهري إلى الانتقاء الظاهري(رينسينت وآخرون ، 2018)- سيكون جزءًا من الابتكار الذي يقود تحسين المحاصيل. تشمل الأساليب الناشئة المهمة في هذا المجال علم الظواهر ، والنمذجة الفسيولوجية للمحاصيل ، والذكاء الاصطناعي وتقاطعها من خلال علم الجينوم. تشمل هذه التطورات بالضرورة الأنماط الظاهرية لنبات المحاصيل في بيئات حيوية متنوعة. هناك مجال بحثي آخر سريع النمو ، حول فهم النباتات الحيوية - أي الأنظمة التي تشمل النباتات وبيئاتها والميكروبات والأنواع الأخرى التي تتفاعل معها - وتأثيرها على أداء النبات ، يمكن أن يوضح بيولوجيا جديدة ويؤثر على ممارسات التربية والإنتاج.
على الرغم من أنه يمكن كسب الكثير من استخدام الأنواع والبلازما الجرثومية بشكل أكثر فاعلية ، فإن أدوات التحويل النموذجي لعلم الجينوم ، مثل التحرير الجينومي الدقيق ، تصل في شكل موجات. تحرير الجينوم لديه القدرة على تحسين تحمل الجفاف ، والجودة الغذائية ، والمظهر ، ومدة الصلاحية ، ومقاومة الأمراض والآفات وتوفير تطبيقات لم يتم تخيلها بعد. ومع ذلك ، فإن الاستفادة من هذه الأدوات بشكل فعال يتطلب تحسينات كبيرة في القدرة على تحديد الجينات المستهدفة والتعديلات المرغوبة ، إلى جانب إطار تنظيمي متماسك ثقافيًا وأخلاقيًا ومتسقًا دوليًا لإطلاق المنتجات المعدلة الجينوم. إن امتداد تحرير الكائن الحي بالكامل هو علم الأحياء التركيبي ، وهو صندوق أدوات متنامٍ لاختراع وإدخال مسارات جديدة وحتى إنشاء كروموسومات جديدة. يجب تحديد الآثار الاجتماعية والقانونية والأخلاقية لهذه التقنيات ومعالجتها ، ويجب تطوير آليات تقييم المخاطر القائمة على العلم والضمانات لإدخال هذه الموارد في أنظمتنا الزراعية.
تداعيات أوسع لعلم البيئة الزراعية تمتلك الإيكولوجيا الزراعية - بيئة الزراعة - إمكانات هائلة تتعلق بالتنوع البيولوجي ، والطاقة المتجددة ، وأسواق الكربون. يتيح الاستثمار في النظم المستدامة للمزارعين التنويع الاقتصادي ويمكن أن يحفز الاقتصادات الريفية في ظل تقديم الحوافز السياسية والنقدية المناسبة سيحتاج نشر التطورات البحثية للمزارعين عبر مناطق جغرافية واسعة إلى الاستفادة من الامتدادات التعاونية ومنصات تدريب القطاع الخاص والعديد من الشراكات التجارية. بدأت النمذجة والزراعة الرقمية وتحرير الجينوم بالفعل في إثارة روح المبادرة ، وقد أدى كل منها إلى ظهور عدد متزايد من الشركات الناشئة (غراف وسيلفا و زيلبرمان، 2020). إن استمرار التحسين في التعاون بين القطاعين العام والخاص ، سواء في التدريب أو مشاركة البيانات والأساليب ، سيسرع التقدم بشكل كبير. هذه المصالح المشتركة معترف بها جيدًا وقد نجحت في بعض الحالات (FFAR ، 2020 ؛ NSF ، 2015 ؛ جامعة برن ، 2020) لكنها تواجه باستمرار حواجز مؤسسية ، والتي يظهر التاريخ أنها تستحق التغلب عليها.
خطة العمل: الهدف 2 تحديد وتطبيق الآليات الجينية لمرونة المحاصيل وزيادة الإنتاجية ، دون زيادة البصمة الكربونية على نفس المساحة ، لتلبية احتياجات النمو السكاني المتوقع مع الحفاظ على الربحية وسبل العيش للمزارعين وعمال المزارع.تحديد وتطوير المحاصيل البديلة للتدجين والإنتاج ، بما في ذلك النباتات المنتجة للألياف ، وتقييم الفوائد والعيوب بالشراكة مع خبراء التغذية وعلماء الأغذية والاقتصاديين الزراعيين. تنويع الإنتاج من حيث دوران المحاصيل لزيادة المرونة والعائد الاقتصادي مع تقليل مدخلات الطاقة الخارجية وتأمين الناتج الغذائي للمزارع.فهم وتطبيق أبحاث phytobiome للحد من أمراض النبات ، وتحسين كفاءة استخدام المياه والمغذيات ، والحفاظ على صحة التربة ، وتحسين إنتاجية النبات.تقليل استخدام المياه الزراعية بنسبة 20٪ والأسمدة بنسبة 15٪ من خلال الممارسات الثقافية والإدارية الموضحة في تقرير حديث للأكاديمية الوطنية للعلوم (الأكاديميات الوطنية للعلوم ، E ، والطب ، 2019) ، وكذلك من خلال التحسينات الجينية.تنفيذ التدابير ، بما في ذلك التقنيات الروبوتية الجديدة ، للحد بشكل كبير من استخدام مبيدات الفطريات ومبيدات الآفات في الإنتاج النباتي.
Post A Comment: