חיטה היא הגידול הנפוץ בעולם ומספקת כחמישית מהצריכה הקלורית של בני האדם ברחבי העולם. כמו צמחי יבול רבים אחרים, החיטה נתונה למתקפה בלתי פוסקת של מזיקים ומחלות, שמובילים להפסדי יבול שנאמדים במליארדי דולרים בשנה. מתוך כך, ישנה חשיבות בהבנה של מנגנוני ההגנה של החיטה, שתאפשר לנו להמשיך ולייעל את גידולה, למזער את הפסדי היבול ולהאכיל את אוכלוסיית האדם ההולכת וגדלה. אתגר האכלת האוכלוסייה מתעצם בעקבות שינויי האקלים הגלובליים, שצפויים לשנות לא רק את תנאי הסביבה הא-ביוטית של גידולי חיטה (למשל חום, יובש), אלא גם את הסביבה הביוטית, כלומר את מכלול החיידקים, פטריות ווירוסים שהחיטה תהיה חשופה אליהן.
מאמץ מדעי בין לאומי גדול למיפוי הגנום של חיטת הלחם (Triticum aestivum), שכלל גם תרומה משמעותית מחוקרים בישראל, הוביל לבסוף לפרסום הגנום הממופה לפני כשנתיים. מיפוי הגנום מהווה פריצת דרך משמעותית, שפותחת דלתות למחקר בגישות חדשניות על היבטים שונים של החיטה, בין השאר חקר מנגנוני ההגנה שלה. באופן מפתיע, למרות החשיבות האדירה של החיטה בחקלאות, הידע שלנו על החומרים שהיא מייצרת לשם הגנה ממחלות מוגבל למדי. כעת אנחנו יכולים למנף את מיפוי גנום חיטה על מנת לגלות וללמוד עוד על מנגנוני ההגנה שלה.
במחקר הפוסט-דוקטורט שלי, שנערך במכון המחקר למדעי הצמח John Innes Centre באנגליה, אנחנו משתמשים בשיטות גנומיות לחיפוש גנים שמשתתפים בתהליכי הייצור של חומרי הגנה בחיטה ובצמחים נוספים ממשפחת הדגניים. באופן ספציפי, אנחנו מחפשים צברים של גנים (gene clusters), אשר מכילים גנים שידועים כמשתתפים בתהליכי ייצור של חומרי הגנה דומים בצמחים אחרים. בחינה של "התנהגות" הגנים האלה בהתאם לשינויים סביבתיים של הצמח, למשל הדבקה במחלה, יכולה בנוסף להעיד שאותם גנים מעורבים במנגנוני הגנה.
חיפושים אלה הובילו אותנו לזיהוי מולקולות המעורבות בהגנה על החיטה מפני מחלות, ובאפיון הגנים האחראים ליצירתן בצמח. חלק מהמולקולות הללו הן "חדשות למדע" וטרם זוהו בחיטה או בצמחים אחרים, משום שהן מיוצרות בכמויות קטנות או בתנאים מסוימים בלבד, מה שמקשה על זיהוין בשיטות מסורתיות של אנליזות כימיות. אפיון הגנים המעורבים ביצירת מולקולות אלה גם איפשר לנו לייצר אותן בצמחים אחרים, בכמויות גדולות בהרבה מאלה המצויות בחיטה עצמה. צמחים אלה משמשים לנו כמעין בית חרושת לייצור המולקולות, ומהם אנחנו יכולים לזקק את המולקולות ולחקור אותן ואת הפעילות הביולוגית שלהן.
2 צפייה בגלריה
ד"ר גיא פולטורק, פוסט-דוקטורנט במעבדת פרופ' אן אוסבורן, מרכז ג'ון אינס, אנגליה
(צילום: אוהד הרכס, מכון ויצמן למדע)
ייתכן שזיהוי מולקולות אלה בחיטה, והגנים שאחראים על יצירתן, יאפשר לנו בעתיד לטפח זני חיטה עמידים יותר בפני מזיקים ומחלות. לדוגמה, גנים אשר יימצאו כמקני עמידות למחלות מסוימות, יוכלו לשמש כסמנים בתוכניות טיפוח והשבחה. או לחלופין, מולקולות בעלות פעילות אנטי-מיקרוביאלית יוכלו להיבחן לשימוש פוטנציאלי בחקלאות, כחומרי הדברה למשל. ייתכן גם כי בעתיד יוכלו לפתח בחיטה עמידות למחלות על ידי שינוי גנים אלה ואחרים באמצעות שיטות של הנדסה גנטית ועריכה גנומית. מבחינה טכנולוגית שיטות אלה כבר זמינות כיום, אך השימוש בהן בגידול חיטה בחקלאות ראשית יצריך שינוי תפיסתי של מושג ההנדסה הגנטית בקרב הציבור הרחב, כמו גם שינויים בחקיקה שיקלו על פיתוח, גידול והפצה של זני חיטה מהונדסים.
ד"ר גיא פולטורק, חוקר מערכות הגנה של חיטה מפני מזיקים, מרכז ג'ון אינס, אנגליה.
את עיקרי המחקר שלנו אציג בסימפוזיון שמאורגן ע"י ארגון,ScienceAbroad אשר יתקיים און-ליין בעמוד הפייסבוק של הארגון ב- 1.12.20 בשותפות של חברת טבע ובליווי משרד העלייה והקליטה.
אירוע זה יאפשר לי ולפוסט-דוקטורנטים נוספים ממדעי החיים, בישראל ובעולם, לשתף את המחקר שלנו ולהכיר חוקרים נוספים בתחומי המחקר שלנו. לאירועים מסוג זה יש חשיבות רבה לפוסט-דוקטורנטים ולחוקרים צעירים בזמנים אלה של משבר הקורונה, שמגביל מאד את ההזדמנויות לשיתוף המחקר וליצירת קשרים ושיתופי פעולה עם חוקרים אחרים.
