مقاومت “ترک خوردگی” گیاهان قهوه در برابر شرایط نامطلوب رشد

​​​​​​​با توجه به تحقیقات انجام‌شده در سال ۲۰۱۶، طی ۳۰ سال آینده، تغییرات آب و هوایی می‌تواند بیش از ۵۰ درصد از زمین ‌های مناسب کشت قهوه جهان را از بین ببرد. تغییری مانند این تاثیر بزرگی بر میلیون ها کشاورز صاحب زمین کوچک در سراسر جهان با کاهش میزان زمین مناسب برای یک محصول کلیدی نقدی خواهد داشت. ​

با فرض این که اثرات گرم شدن جهانی هوای کره زمین آهسته نیست، تنها راه‌ حل توسعه گونه ‌های عربیکا است که در محدوده وسیع تری از شرایط رشد خواهند کرد. در نتیجه، محققان قهوه تحت پروژه پرورش قهوه برای سیستم‌های جنگل داری Agrous، با کنسرسیومی متشکل از ۱۷ شریک در سراسر جهان هم‌کاری می‌کنند. آن‌ها در حال حفاری در زمینه ‌های نیکاراگوئه، مکزیک، کامرون، و ویتنام، پرورش گیاهان در آزمایشگاه‌های تحت کنترل محیط‌زیست در دانمارک، فرانسه و پرتغال، و مشاوره با تحقیقات علمی موجود برای یافتن گونه‌های مناسب‌تر هستند. ​

برای یادگیری بیشتر، من با سهامداران درگیر در این آزمایش ‌ها صحبت کردم. مقاله زیر را بخوانید تا ببینید آن‌ها چگونه مقاومت “انواع مختلف” در برابر تغییرات آب و هوایی را آزمایش می‌کنند. ​

کاهش تاثیر تغییر اقلیم

​​​​​​​​سوفی آل راناس یک فیزیولوژیست مولکولی جوان است که متخصص قهوه است و در CIRAD کار می‌کند. او می‌گوید: ” تلاش‌های ما در حال ترکیب کردن آزمایش‌های کنترل‌شده آزمایشگاهی با تنظیم دقیق و کار میدانی دقیق برای ارزیابی اینکه چگونه گونه‌های خاص و به خصوص هیبریدهای جدید عربیکا به تغییرات آب و هوایی واکنش نشان می‌دهند.”

برای مقابله با تاثیر تغییر آب و هوا ، گونه‌های آینده باید قادر به زنده ماندن در شرایط محیطی دقیق‌تر، از جمله خشکسالی شدید، افزایش دمای بیش از حد، و سطوح بالاتر دی‌اکسید کربن باشند. ​

مزایای زیست‌ محیطی قهوه در سایه برای مدتی در این بخش مورد بحث قرار گرفته ‌است. کریستف – یک محقق قهوه است که با CIRAD کار می‌کند. او توضیح می‌دهد: ” گیاهان قهوه در زیر درختان بهتر به نظر می‌رسند.” ” این به این دلیل است که آب بیشتر در دسترس است و دما کم ‌تر است.”

در حالی که کشت قهوه در سایه به طور کلی آب و هوای مطلوب تری برای تولید کننده فراهم می‌کند، بازده می‌تواند تا ۴۰ درصد کاهش یابد. این موضوع را می توان با این واقعیت توضیح داد که گیاهان قهوه که امروزه به طور کلی رشد می‌کنند، از اجداد سازگار با شرایط آفتاب کامل، به جای سایه، پرورش یافته‌اند. ​

سوفی به من می‌گوید که یکی از اهداف اصلی پروژه BREEDCAFS انتخاب و آزمایش گونه‌هایی است که هم از نظر کیفیت و هم بهره‌وری برای سیستم‌های اگروفارستری مناسب هستند. ​

برای پیدا کردن قهوه مناسب، کریستف به من می‌گوید که محققان در حال ارزیابی انواع مختلف آزمایش‌های میدانی در نیکاراگوئه، مکزیک، کامرون و ویتنام هستند. گیاهان کشت شده در مزرعه ارزیابی می‌شوند و عملکرد زراعی آن‌ها از طریق تعدادی از عوامل از جمله رشد، عملکرد، ترکیب بیوشیمیایی و کیفیت فنجان ارزیابی می‌شود. ​

در مکزیک، نیکاراگوئه و کامرون، او می‌گوید که محققان در حال آزمایش گونه‌های هیبرید عربیکا و ارقام محلی تحت هر دو سایه سبک و سنگین در گستره‌ای از ارتفاعات هستند. نتایج متعاقبا برای برنامه‌های پرورش آزمایشی و انتخاب گونه‌های هیبرید با بازده بالا برای سیستم‌های اگروفارستری مورد استفاده قرار می‌گیرند. ​

چرا برخی تولید کنندگان قهوه را نزدیک آتش فشان‌های فعال پرورش میدهند؟

در نیکاراگوئه، کریستف می‌گوید که محققان به طور خاص به دنبال اثرات افزایش دما بر بلوغ میوه، تراکم لوبیا و کیفیت فنجان هستند. ​

در این آزمایش‌ ها، او مشخص می‌کند که گیاهان قهوه در ۲۰۰ لیتر بشکه در ارتفاع و دماهای مختلف رشد می‌کنند. به عنوان مثال گیاهانی که در ۱۵۰۰سطح دریا رشد می کنند ، معمولاً در معرض دمای حدود ۵ درجه سانتیگراد کمتر از ۷۵۰ m.a.s.l قرار می گیرند. ​

ژان – کریستف به من گفت که تیم نیکاراگوئه در طی این آزمایشات اطلاعات زیادی را جمع آوری می کند. او می‌گوید این شامل ویژگی‌ هایی است که در خود گیاه قابل ‌مشاهده هستند (‏مانند ارتفاع گیاه، اندازه گیلاس، عملکرد میوه و غیره)‏. با این حال، این اطلاعات شامل ژنتیک گیاهی، ترکیب بیوشیمیایی لوبیاها و کیفیت فنجان نیز می‌شود که همه آن‌ها به محققان اجازه می‌دهد تا مکانیسم‌ های مولکولی پشت کیفیت قهوه را بهتر درک کنند. ​

در ویتنام ، پیر ماراچینی ، محقق در CIRAD ، و دانشجوی دکتری CIRAD – ECOM ، ثوان سارزینسکی ، در حال مطالعه چگونگی انطباق گیاهان با سیستم های خشکسالی در سیستم های جنگل زراعی هستند. ​

پیر و توآن گونه‌های عربیکا مشابه را در معرض طیف وسیعی از رژیم‌های آب (‏مانند آبیاری، بارش نرمال و حذف آب ۳۰ %) ‏قرار داده و متعاقبا نقاط اطلاعاتی مشابهی را در طول دوره‌های خشک و مرطوب ثبت می‌کنند. ​

پیر می‌گوید در حالی که تیم او نحوه عملکرد انواع مختلف هیبرید را در هنگام اعمال تنش‌ های آبی ارزیابی می‌کند، بر توانایی انواع در بازیابی پس از پایان تنش خشکی نیز تمرکز می‌کند. در تحقیقات کشاورزی، این معنای “انعطاف‌ پذیری” است. ​

آزمایش ترک خوردگی گیاهان قهوه در آزمایشگاه ها

آزمایش ترک خوردگی گیاهان قهوه در آزمایشگاه ها

آزمایش‌های میدانی نزدیک‌ترین چیزی هستند که ما می‌توانیم به شرایط “جهان واقعی” برسیم. با این حال، سوفی توضیح می‌دهد که مطالعه و درک تاثیر یک پارامتر خاص در این زمینه، با توجه به تعامل با بسیاری از عوامل محیطی نوسانی دیگر دشوار است. این امر تعیین دقیق این که کدام بخش از پاسخ گیاه با یک تغییر مشخص در آب و هوا مرتبط است را دشوار می‌سازد. ​

سوفی به من می گوید که تیم CoffeeAdapt در CIRAD در مون پلیه در حال بررسی تأثیر تغییرات آب و هوا بر گیاهان قهوه با تمرکز بر آسیب های ناشی از افزایش دما هستند. در حالی که تغییر آب و هوا اغلب به طور عمده با افزایش دمای متوسط در ارتباط است، به امواج گرمایی مکرر و شدید نیز منجر خواهد شد. ​

سوفی می‌گوید: ” با استفاده از اتاق‌ های رشد تنظیم ‌شده با شرایط رشد بهینه (‏نور، دما، رطوبت، CO۲ و غیره)‏، و تغییر تنها یک پارامتر، می‌توانیم اثرات خاص را از بین ببریم، گونه‌های مقاوم را برجسته کنیم، و مکانیزم‌ های مولکولی دخیل در پاسخ سازگار به تنش را شناسایی کنیم. ​

او توضیح می‌دهد: ” این اتاقک‌ها ابزارهای قدرتمندی هستند که به ما اجازه می‌دهند شرایط می‌دانی را تقلید کنیم در حالی که از تغییرات آب و هوایی (‏مانند باد، باران، ابرها) ‏و همچنین آفات و بیماری‌ها اجتناب می‌کنیم.” در این مثال، ما از این اتاق‌های رشد برای تقلید از یک موج گرما استفاده کردیم. هیبرید های عربیکا به مدت ۱۰ روز متوالی در معرض دمای ۴۲ درجه سانتی گراد قرار گرفتند. در طول آن دوره، ما هر روز نمونه و داده جمع‌آوری می‌کردیم. ​

ما متوجه اولین علائم سوختگی بر روی برگ‌ها پس از سه روز شدیم. ما در حال حاضر در حال برنامه ‌ریزی برای آزمودن گونه‌های دیگر برای یافتن برخی گیاهان تاب آور در آینده و اشاره به برخی از آن‌ها هستیم که نسبت به تنش‌های حرارتی انعطاف‌پذیرتر هستند. ​

این آزمایش در واقع تنها چند ماه قبل از اینکه موج گرما به محصولات دیگر در ژوئن ۲۰۱۹ در اروپا آسیب برساند، انجام شد. بدترین سناریوی پیش‌بینی‌شده ما خیلی دور از واقعیت نبود! ​

همینطور سوفی و تیمش در مون پلیه ، پرتغال ، JosC. Ramalho ، محقق دکترا در دانشکده کشاورزی دانشگاه لیسبون ، در حال آزمایش انعطاف پذیری گیاهان قهوه در شرایط پیش بینی شده محیطی در آینده است. ​

” [‏ در این اتاق‌ها ]‏، می‌توانید ببینید چه اتفاقی می‌افتد، چه تغییراتی در سلول رخ می‌دهد، در گیاه تحت سطوح بالای دی‌اکسید کربن، تحت خشکسالی، گرما، سرما … ” ما معتقدیم که میزان دی‌اکسید کربن در سال‌های آینده افزایش زیادی خواهد داشت.”

بررسی انواع مختلف قهوه هیرلوم اتیوپی

​بر این اساس، او می‌گوید که در حال ترتیب دادن آزمایش ‌هایی برای گیاهان تحت استرس در “سطوح بالای دی‌اکسید کربن، دماهای مختلف و سطوح مختلف دسترسی به آب” است. ​

او می‌گوید که نحوه واکنش گیاهان مشخص نیست، اما اشاره می‌کند که در برخی شرایط، انتظار می‌رود که گونه‌های خاصی حتی بهتر از حالت عادی عمل کنند. جوس می‌گوید: ” اگر ما بتوانیم بدون گرم شدن به دی‌اکسید کربن بالاتری دست یابیم، برخی از گیاهان بیشتر تولید خواهند کرد.”

محققان در دانشگاه کپنهاگ نیز از امکانات خود برای کشت قهوه در شرایط کنترل شده استفاده می‌کنند. آندرس رابیلد و اتینا کوتلواس دو اکوفیزیولوژیکی هستند که به سازگاری شدت نور علاقه دارند. ​

در این آزمایش‌ها، آندرس و اتینا از تراکم‌های مختلف درختان سایه تقلید می‌کنند که تولید کنندگان قهوه به طور طبیعی در هنگام رشد گیاهان در یک سیستم اگروفارستری پیدا می‌کنند. آن‌ها در کنار والدین خود تحت پنج سطح نور مختلف، هیبریدهای عربیکا را رشد می‌دهند و متعاقبا ظرفیت آن‌ها برای فتوسنتز، نرخ رشد و توسعه گیلاس و همچنین بیان ژنتیکی که هر یک از این ویژگی‌ها را مشخص می‌کند را اندازه‌ گیری می‌کنند. ​

اتینا می‌گوید: ” علی‌رغم شرایط کم‌نوری که ما در اینجا در شمال جهانی داریم، ما موفق به پرورش گیاهان قهوه دارای گیلاس در زمانی مشابه با توسعه طبیعی آن‌ها در محیط‌های استوایی شده‌ایم، البته تنها لوبیا های کافی برای چند فنجان قهوه.” ” ما ممکن است تنها افرادی باشیم که در حال حاضر به طور جدی در دانمارک قهوه پرورش می‌دهند.”

تجزیه و تحلیل

تجزیه و تحلیل داده‌های حاصل از فیلدها و آزمایش‌های اتاق رشد

​​​​​​​​داده ‌های حاصل از آزمایش‌های میدانی و اتاق رشد در نهایت راه خود را به مارکوس مک هیل، محقق فوق ‌دکترا در دانشگاه ایرلند در گالوی می‌یابد. تمام داده‌های ثبت‌شده در پایگاه ‌داده BREEDCAFS که مارکوس ایجاد کرده‌است ذخیره می‌شوند. تا کنون بیش از ۱۶۰۰۰ درخت در لیست قرار گرفته و به صورت جداگانه با یک کد منحصر به فرد علامت‌گذاری شده‌اند. ​

اول، برای کار کریستف و پیر در آزمایش‌های میدانی در فضای باز، مارکوس تمام ویژگی ‌های قابل ‌اندازه‌ گیری گیاهان قهوه (‏مانند قطر ساقه، اندازه برگ و غیره)‏ را ثبت می‌کند. او سپس پیش‌بینی می‌کند که کدام ویژگی‌ های فیزیکی ممکن است با یک نتیجه مثبت مرتبط باشند. ​

مارکوس می‌گوید: ” برای مثال، در حال حاضر ما ویژگی‌ هایی را پیش‌بینی می‌کنیم که با عملکرد، مانند ارتفاع یا قطر تنه در ارتباط هستند.”

این برای یک کشاورز ارزشمند است. مارکوس می‌گوید: ” اگر شما اطلاعاتی در مورد ده هزار گیاه به من بدهید، من می‌توانم آن را ردیف کنم و فورا به شما بگویم که کدام یک از آن‌ها بیش‌ترین ارزش را دارند.” پس از تجزیه و تحلیل، این اطلاعات به محققان بازگردانده می‌شود که این قهوه ‌های انتخاب‌ شده را برای نسل بعدی گیاهان آزمایشی پرورش می‌دهند. ​

وقتی گیاهان رشد می‌کنند، میوه تولید می‌کنند و اطلاعات بیشتری ارائه می‌دهند، این اطلاعات دوباره به مدل فرستاده می‌شوند تا آن را دقیق‌تر کنند. با این حال، مارکوس اضافه می‌کند که اغلب به طور خاص روشن نیست که چرا یک ویژگی فیزیکی خاص در یک گیاه ممکن است با عملکرد بالاتر همبستگی داشته باشد، ما فقط می‌دانیم که چنین است. ​

با این حال، او اضافه می‌کند که با اطلاعات حاصل از آزمایش‌های اتاق رشد، این امکان وجود دارد که بفهمیم کدام ژن خاص منجر به ویژگی مطلوب (‏به عنوان مثال عملکرد بالاتر)‏ با استفاده از آنالیز ترنسکریپتومیکس می‌شود، روشی که آرایش ژنتیکی گیاه را تجزیه و تحلیل می‌کند. این کار تصویری از تمام ژن‌ های مربوطه را در یک نقطه زمانی مشخص فراهم می‌کند. ​

در پایان آزمایش‌ها انجام‌شده در اتاق‌های رشد، گیاهان بریده می‌شوند، به سرعت در نیتروژن مایع منجمد می‌شوند، و به آزمایشگاه‌های تخصصی برای تعیین توالی ژنوم و آنالیز بیوشیمیایی فرستاده می‌شوند. ​

مارکوس سپس این داده‌ها را به شیوهای مشابه تجزیه و تحلیل می‌کند. او می‌گوید، به عنوان مثال، داده‌هایی وجود دارد که یک ارتباط ژنتیکی با اندازه منافذ میکروسکوپی روی برگ‌های یک کارخانه قهوه نشان می‌دهد.

​​​​​​​​در تئوری، پرورش دهندگان قهوه می‌توانند این ژن خاص را مشخص کنند و آن را برای تولید کنندگان در آب و هواهای بیشتر تست شده، مانند آن‌هایی که در آن‌ها سطح CO۲ بسیار بالاتر است، برای مثال، تامین کنند. سپس این گیاهان به طور فرضی بهتر قادر به مقابله با تاثیر تغییر آب و هوا خواهند بود. ​

با ترکیب آزمایش‌های میدانی و آزمایش‌های شرایط کنترل‌شده، محققان قادر به مطالعه گیاهان قهوه و اینکه چگونه انواع خاصی از آن‌ها به تاثیر تغییر آب و هوا واکنش نشان می‌دهند، شده‌اند. این امر از رفتار درختان قهوه در سیستم‌های اگروفارستری تا بیان ژنتیکی برخی ویژگی‌ های مطلوب یا نامطلوب، گسترش می‌یابد. ​

محققان BREEDCAFS نیازهای کشاورزان را در طول دوره این پروژه در نظر گرفته‌اند. در تمامی آزمایش‌های میدانی، نمونه‌ها متعاقبا برای ارزیابی کیفیت فنجان‌ها به روترهای محلی یا اروپایی (‏از جمله Illycaf ) ‏فرستاده شدند.

​​​​​​​​علی‌رغم چالش‌هایی که بخش قهوه با آن مواجه است با توجه به تغییرات آب و هوایی، این پروژه گسترده و جامع در حال تلاش برای یافتن راه حلی است. سهامداران درگیر امیدوارند که انواع مختلفی از این پروژه پدیدار شوند و به مصرف کنندگان پروفایل‌های جام کیفیت بالا را در کنار بهبود عملکرد و انعطاف‌پذیری برای تولید کننده ارائه دهند. اگر این طور باشد، کشاورزان قهوه قادر خواهند بود تا امنیت مالی خود را در بلند مدت افزایش دهند و امیدوارم بتوانند تاثیر تغییر آب و هوا را بر روی معیشت خود کاهش دهند. ​​

Share on telegram
Share on twitter
Share on pinterest
Share on linkedin

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *