يستخدم علماء جامعة نيويورك الذكاء الاصطناعي لتحديد الجينات التي تحكم بشكل جماعي كفاءة استخدام النيتروجين في النباتات مثل الذرة، بهدف مساعدة المزارعين على تحسين إنتاجية محاصيلهم وتقليل تكلفة الأسمدة النيتروجينية.
وقالت غلوريا كوروزي ، أستاذة كارول وميلتون بيتري في قسم الأحياء ومركز الجينوميات وعلم الأحياء النظمية في جامعة نيويورك والمؤلفة الرئيسية للدراسة المنشورة في مجلة The Plant Cell : “من خلال تحديد الجينات المهمة لاستخدام النيتروجين، يمكننا اختيار أو حتى تعديل جينات معينة لتعزيز كفاءة استخدام النيتروجين في المحاصيل الأمريكية الرئيسية مثل الذرة” .
وعلى مدى السنوات الخمسين الماضية، تمكن المزارعون من زراعة محاصيل أكبر بفضل التحسينات الكبرى في تربية النباتات والأسمدة، بما في ذلك مدى كفاءة المحاصيل في امتصاص واستخدام النيتروجين، وهو المكون الرئيسي للأسمدة.
مع ذلك، لا تستهلك معظم المحاصيل سوى حوالي 55% من النيتروجين الموجود في الأسمدة التي يستخدمها المزارعون في حقولهم، بينما ينتهي المطاف بالباقي في التربة المحيطة.
وعندما يتسرب النيتروجين إلى المياه الجوفية، فإنه قد يلوث مياه الشرب ويسبب ازدهاراً للطحالب الضارة في البحيرات والأنهار والخزانات المائية ومياه المحيطات الدافئة.
علاوة على ذلك، تُحوّل البكتيريا النيتروجين المتبقي في التربة إلى أكسيد النيتروز، وهو غاز دفيئة قوي، أكثر فعالية بـ 265 مرة في حبس الحرارة على مدى 100 عام من ثاني أكسيد الكربون.
والولايات المتحدة هي أكبر مُنتج للذرة في العالم، ويتطلب هذا المحصول النقدي الرئيسي كميات كبيرة من النيتروجين لنموه، إلا أن معظم الأسمدة المُضافة إلى الذرة لا تُمتص ولا تُستخدم.
يمثل انخفاض كفاءة استخدام الذرة للنيتروجين تحدياً مالياً للمزارعين، نظراً لارتفاع تكاليف الأسمدة – التي يُستورد معظمها – كما يُهدد بإلحاق الضرر بالتربة والماء والهواء والمناخ.
ولمعالجة هذا التحدي في الذرة والمحاصيل الأخرى، طور باحثو جامعة نيويورك عملية جديدة لتحسين كفاءة استخدام النيتروجين من خلال دمج علم الوراثة النباتية مع التعلم الآلي، وهو نوع من الذكاء الاصطناعي الذي يكتشف الأنماط في البيانات – في هذه الحالة، لربط الجينات بسمة معينة (كفاءة استخدام النيتروجين).
وباستخدام نهج “نموذج للمحصول”، تتبع باحثو جامعة نيويورك التاريخ التطوري لجينات الذرة المشتركة مع نبات الأرابيدوبسيس، وهو عشب صغير مزهر يُستخدم غالباً ككائن نموذجي في علم الأحياء النباتية نظراً لسهولة دراسته في المختبر باستخدام قوة الأساليب الوراثية الجزيئية.
أخبار البيئة – جامعة نيويورك بيان صحفي
