استفاده از نشاسته کاساوا برای تغذیه‌ جهان

ایکنی، نیجریه: اسماعیل ربیع با نگاهی محبت‌آمیز به گیاه کاساوا می‌گوید:

من این گیاه را به این دلیل دوست دارم که زیاد بلند نیست اما توانسته تمام موانع سر راه خود را کنار بزند.

ربیع، یک متخصص ژنتیک در مؤسسه‌ی بین‌المللی کشاورزی نیجریه در ایبادان (IITA) است که با یک گروه برای بهبود پرورش گیاه کاساوا (مانیوک) همکاری می‌کند. ریشه‌های سرشار از نشاسته‌ی این گیاه که با نام‌های یوکا یا مانیوک هم شناخته می‌شود، می‌توانند غذای بیش از ۸۰۰ میلیون نفر را در سراسر جهان تأمین کنند. با وجود مصرف بالای کاساوا در آفریقا، تولید آن نسبت به آسیا و آفریقا کمتر است؛ اما گونه‌های آفریقایی نسبت به بیماری موزاییکی کاساوا که در آسیا شیوع پیدا کرده است، مقاومت بیشتری دارند.

در ماه نوامبر، ربیع  پنج نوع کاساوا آفریقایی را به تایلند (بزرگ‌ترین صادرکننده‌ی کاساوا دنیا) منتقل کرد که مقاومت آن‌ها در مقابل بیماری بیشتر است. آن‌ها با برخورداری از حمایت ۶۲ میلیون دلاری پروژه‌ی پرورش نسل آینده‌ی کاساوا (دولت بریتانیا و مؤسسه‌ی بیل و ملینداگیتز این پروژه را در سال ۲۰۱۱ آغاز کردند) به پرورش این گیاه پرداختند.

دانشمندان پروژه با استفاده از داده‌های ژنتیکی موفق به شناسایی ویژگی‌های سودمند انواع گونه‌های کاساوا شدند که با نیازهای جهان سازگار هستند (مثل محافظت در برابر قحطی با گرم شدن زمین، رشد جمعیت و گسترش ویروس‌ها).

با رسیدن گیاهان آفریقایی به تایلند، دانشمندان به پیوند این گیاه‌ها با گونه‌های کاساوا تطبیق یافته با آسیا پرداختند. در مرحله‌ی بعد، ربیع و همکاران بر اساس یک مجموعه از شاخص‌های ژنتیکی بر محصول به‌دست‌آمده نظارت کردند. آن‌ها از این شاخص‌ها همراه با ۱۲ ویژگی دیگر (مثل رنگ برگ و میزان نشاسته‌ی خوراکی در هر ریشه) برای پیش‌بینی مقاومت گیاه در برابر ویروس‌های موزاییکی استفاده کردند.

این شاخص‌های ژنتیکی به پژوهشگرهای نیجریه در پرورش هشت نوع کاساوا کمک کردند که امروزه در آزمایشگاه‌های این کشور در حال رشد هستند. دانشمندان و کشاورزان، انواع کاساوای آزمایشگاهی را با بهترین انواع متداول در دنیا مقایسه می‌کنند.

ربیع  با چیدوزی ایگسی، رهبر پروژه‌ی Next Generation Cassav Breeding (پرورش نسل بعدی کاساوا) و متخصص ژنتیک IITA در آزمایشگاه ایکین به گفت‌وگو و بحث در مورد استراتژی‌های اقتصادی و کشاورزی می‌پردازند که به کشاورزها در تطبیق انواع جدید کاساوا مثل دسترسی به بازار کمک می‌کند. به‌گفته‌ی ایگسی:

وظیفه‌ی ما تنها اطمینان از رشد بی‌نقص این گیاه نیست بلکه سعی می‌کنیم مشکلات پیش‌رو را هم بررسی کنیم و همیشه از خود می‌پرسیم چگونه می‌توانیم به سود علم عمل کنیم.

ریشه‌ی مشکل

گیاه کاساوا در سه قاره، محصول عمده‌ی کشاورزان است؛ دلیل این مسئله هم مقاومت بی‌مانند این گیاه در مقابل مشکلاتی مثل خشکی آب‌وهوا و خاک بد است. از طرفی ریشه‌های کاساوا را می‌توان در هر فصلی برداشت کرد؛ اما ناسازگاری جغرافیایی در محصولات کاساوا بالا است. برای مثال میانگین قابل برداشت ریشه‌ی انواع کاساوای پرورش‌یافته در آفریقا،  به ۸.۸ تن در هکتار می‌رسد؛ درحالی‌که این میزان در آمریکا، ۱۳ تن در هکتار و در آسیا، ۲۲ تن در هکتار است.

پژوهشگرها با وارد کردن انواع کاساوا از آمریکای جنوبی و آسیا به دنبال بهبود گونه‌ی آفریقایی آن هستند؛ اما کاساواهای غیرآفریقایی، فاقد سیستم دفاعی در مقابل پاتوژن‌های آفریقایی هستند به همین دلیل پرورش گونه‌های پیوندی دشوار است. تولید یک گونه‌ی پیوندی ارزشمند تقریبا به پنج سال زمان نیاز دارد.

بعد از هر پیوند، پرورش‌دهندگان باید تقریبا یک سال منتظر رشد محصول نهایی بمانند و سپس به ارزیابی کیفیت ریشه‌ها بپردازند. برای این کار باید محصولات آزمایشی خیس و خشک را قبل از وزن‌ کردن نشاسته‌ی باقی‌مانده، برداشت کنند. در این صورت ممکن است بازدهی محصول حتی در شرایط سخت هم بالا برود.

پرورش غیربهینه منجر به اتلاف زمین، نیروی کار و پول می‌شود. اگرچه، کاساوا  یکی از بزرگ‌ترین منابع کربوهیدرات برای مردم آفریقا است اما ذرت، گندم و برنج از نظر فروش جهانی و امتیازهای پژوهشی در سراسر جهان از آن سبقت می‌گیرند. هدف پروژه‌ی پرورش نسل جدید کاساوا، افزایش سرعت تولید انواع کاساوا و بهبود محصولات از طریق توالی‌سازی ژنتیکی و شناسایی پیوندهای مفید است. پژوهشگرهای این پروژه هم به تشویق کارآفرینان نیجری (که به دنبال خرید و فرآوری این محصولات هستند) برای سرمایه‌گذاری بر بازار این محصول بپردازند.

افزایش انتظارات

هشت نوع کاساوا در آزمایشگاه‌ها، محصولات نوبت اول پرورش تیم IITA هستند. پژوهشگرها به تحلیل DNA تقریبا ۲۵۰۰ جوانه پرداختند و انواع مناسب را بر اساس توالی‌های ژنتیکی مرتبط با ویژگی‌های موردنظر شناسایی کردند. بر اساس  داده‌های تحلیل‌شده در اکتبر ۲۰۱۸، جوانه‌هایی که از تراکم بالای بتاکاروتن برخوردار هستند (یکی از پیش‌ماده‌های ویتامین A که در بسیاری از غذاها و رژیم‌های آفریقایی وجود ندارد) به احتمال ۸۳ درصد به مواد مغذی در سطح پیش‌بینی‌شده می‌رسند؛ و بر اساس شاخص‌های ژنتیکی مقاومت این گونه‌ها در برابر بیماری موزاییکی کاساوا به ۶۰ درصد می‌رسد. ربیع می‌گوید:

البته چاره‌ی کار، گزینش ژنتیکی نیست؛ اما تست آزمایشی هم پرهزینه است بنابراین با این روش حداقل می‌توان احتمال بیماری را کاهش داد.

پرورش‌دهندگان در سراسر دنیا از داده‌های مرکز نیجریه برای بررسی مقاومت گیاهان خود در مقابل بیماری موزاییکی کاساوا استفاده می‌کنند. ویروس‌ها که توسط حشراتی موسوم به وایت فلای شیوع پیدا می‌کنند، از رشد ریشه‌ها جلوگیری می‌کنند. این ویروس‌ها قبلا هم به آفریقا حمله کردند و یکی از عوامل قحطی دهه‌ی ۱۹۲۰ و دهه‌ی ۱۹۹۰ و تغییرات شدید در کامبوج بودند.

استفاده از نشاسته کاساوا برای تغذیه‌ جهان

کشاورزها در تایلند، آمریکای جنوبی و جزایر اقیانوس آرام (در این مناطق کاساوا در معرض خطر ویروسهای بیماری موزاییکی قرار دارد) امیدوارند بتوانند ژن‌های مقاوم آفریقایی را با محصولات خود ترکیب کنند. پیوند بین گونه‌ی کلمبیایی و نیجری کاساوا به کمک شاخص‌های شناسایی‌شده در پروژه‌ی نسل بعدی پرورش کاساوا میسر شده است.

این گونه‌ها در حال حاضر در آزمایشگاه‌های نزدیک به IITA پرورش داده می‌شوند. در سال ۲۰۲۰، دانشمندان از میان هشت گونه‌ی برتر کاساوا انتخاب می‌کنند و به توزیع این گونه‌ها در نیجریه می‌پردازند. همچنین در مورد انتقال این گونه‌ها  به تایلند، لائوس، برزیل، اوگاندا و تانزانیا  اقداماتی را انجام خواهند داد.  در حال حاضر یک تیم پژوهشی به دنبال برداشتن موانع تطبیق محصولات کشاورزی جدید است.

راه‌حل‌ها

به‌گفته‌ی ایگسی،  مؤسسه‌ی‌ بیل و ملیندا گیتز (که از سال ۲۰۰۵ با سرمایه‌گذاری ۱۲ میلیون‌دلاری آن‌ها تأسیس شد) توجه بسیاری از دانشمندان و سازمان‌ها و رسانه‌ها ازجمله مجله‌ی Nature را به خود جلب کرد.  این پروژه که BioCassava Plus نام داشت، برای فراهم کردن مواد معدنی مثل آهن، زینک و دیگر مواد مغذی به دستکاری ژنتیکی یک گونه‌ی کاساوا پرداخت. ایگسی که می‌دانست تنها تعداد اندکی از کشاورز‌ها از عهده‌ی نگه‌داری این گیاه (تهیه‌ی علف‌کش برای زنده‌ ماندن گیاه)  برمی‌آیند؛ در این مورد می‌گوید:

من همیشه خجالتی بودم اما حالا به صدای مردم تبدیل شده‌ام. به همین دلیل باید علاوه‌بر فناوری از دیگر ابعاد پروژه هم اطمینان حاصل کنم.

وقتی از کشاورزهای نیجری در مورد عدم رشد گونه‌های مطلوب کاساوا پرسیده شد، اغلب آن‌ها به نبود گیاه کافی اشاره کردند. کاساوا با پیوند ساقه از یک گیاه بالغ رشد می‌کند نه پرورش دانه. هر بخش یک کلونی از والد خود را تولید می‌کند. در این روش پرورش، کیفیت کاساوا به مرور زمان کاهش می‌یابد زیرا کلونی‌ها از والدهای خود پاتوژن به ارث می‌برند و دچار جهش می‌شوند.

در سال ۲۰۱۶ یکی از متخصصین ژنتیک IITA به‌نام الهور مرسی دیبیرو و همکاران او به توسعه‌ی یک راه‌حل برای این مشکل پرداختند: این راه‌حل اولین سیستم نیمه آب‌کشت برای پرورش کاساوا بود. الهور در آزمایشگاه خود به پرورش جوانه‌های کاساوا زیر نور فلوئورسنت در جعبه‌های پلاستیکی شفاف پرداخت که با خاک مرطوب پر شده بودند.

تیم او هر دو هفته یک‌بار، جوانه‌ها را در محل گره‌ی شاخه‌ها می‌بریدند و بخش‌های کوچک را در گلدان‌های بزرگ‌تر قرار می‌دادند. با این روش، امکان تولید ۱۰۰ گیاه از یک والد مستقل در طی دو ماه وجود داشت. الهور از تمایل بعضی کشاورزها به خرید این گیاهان خبر داده است. او امیدوار است این روند منجر به توسعه‌ی رشد کسب‌وکارهای فروش کاساوا با کیفیت به کشاورزان شود و این گیاه بهبود پیدا کند.