Application of AMMI and GGE biplot to analyse the stability and G X E interaction of buckwheat genotypes in Prayagraj

في الجهود العالمية لتأمين الإمدادات الغذائية لسكان متزايدين، يتطلع العلماء بشكل متزايد إلى ما هو أبعد من المحاصيل التقليدية مثل القمح والأرز نحو محاصيل مرنة وغنية بالعناصر الغذائية يمكنها الازدهار في الظروف الصعبة. أحد هذه المحاصيل هو الحنطة السوداء (Buckwheat)، وهي نبات صلب معروف بقدرته على النمو في التربة الفقيرة وتحمل الجفاف، مما يوفر مصدراً خالياً من الغلوتين للبروتين والمعادن الأساسية. ومع ذلك، فإن العقبة الرئيسية في جعل الحنطة السوداء مصدراً موثوقاً للغذاء هي أن أداءها يتفاوت بشكل كبير اعتماداً على مكان وزمان زراعتها. فالصنف الذي ينتج حصاداً وفيراً في حقل واحد قد يفشل تماماً في حقل آخر، وهي ظاهرة تُعرف باسم التفاعل بين التركيب الوراثي والبيئة (genotype-by-environment interaction). هذا عدم القدرة على التنبؤ يجعل من الصعب على المربين اختيار أفضل البذور للمزارعين. ولحل هذه المشكلة، يستخدم الباحثون خرائط إحصائية متقدمة يمكنها تصوير كيفية استجابة أصناف النباتات المختلفة لتغيرات الطقس وظروف التربة، مما يسمح لهم بتمييز تلك الأصناف الجيدة باستمرار عن تلك التي كانت مجرد "محظوظة" في أماكن محددة.

قام فريق من الباحثين مقره في براياجراج، الهند، مؤخراً بتطبيق تقنيات الخرائط هذه على خمسة عشر صنفاً مختلفاً من الحنطة السوداء للعثور على الأداء الأكثر موثوقية. أجريت الدراسة على مدار ثلاثة مواسم نمو شتوية متتالية، حيث تم اختبار النباتات في بيئات تمثل الظروف الزراعية المحلية. قام الباحثون بقياس إنتاج البذور من كل نبات، وجمعوا كمية هائلة من البيانات لمعرفة كيف تفاعلت الأصناف الخمسة عشر مع الاختلافات الطفيفة بين السنوات. وباستخدام أداتين تحليليتين قويتين، تمكنوا من فرز الضجيج الناتج عن الطبيعة وتحديد أي النباتات كانت متفوقة حقاً. ساعدتهم الأداة الأولى في رؤية أي الأصناف كانت الأكثر استقراراً، بمعنى أنها أنتجت كمية ثابتة من البذور بغض النظر عن السنة، بينما ساعدتهم الأداة الثانية في تحديد أي صنف معين كان الأفضل مطلقاً لنوع معين من البيئات.

كشف التحليل عن انقسام واضح بين النباتات عالية الإنتاج ولكن غير المتوقعة، وتلك المستقرة ولكنها تنتج أقل. برزت ثلاثة أصناف كأفضل المنتجين للبذور بشكل عام، لكنها كانت أيضاً الأكثر حساسية للتغيرات في محيطها؛ فإذا تغير الطقس قليلاً، يمكن أن يتأرجح حصادها بشكل دراماتيكي. في المقابل، أظهرت مجموعة مختلفة من الأصناف، بما في ذلك الأرقام ثمانية وتسعة وعشرة وسبعة، اتساقاً ملحوظاً. لم تنتج هذه النباتات أعلى حصاد ممكن في أي سنة بمفردها، لكنها قدمت كمية معتدلة وموثوقة من البذور في كل مرة، بغض النظر عن الظروف. وهذا الاستقرار هو سمة حاسمة للمزارعين الذين يحتاجون إلى معرفة أن لديهم حصاداً لبيعه أو أكله، حتى لو لم يكن الموسم مثالياً.

اكتشف الباحثون أيضاً أن مواقع الاختبار المختلفة لم تكن جميعها متشابهة؛ فكل منها روى قصة مختلفة عن النباتات. وقد ثبت أن موقعاً واحداً بعينه، يمثل موسم 2022-2023، كان الأكثر إفادة؛ فقد كان أفضل مكان للتمييز بين الصنف الجيد والصنف الممتاز، حيث عمل كمرشح صارم أبرز أقوى الأصناف أداءً. وعندما نظر الفريق في أي صنف فاز في أي بيئة محددة، وجدوا أن المشهد كان منقسماً إلى ثلاث مناطق متميزة: صنف واحد هيمن في السنة الأولى، وصنف مختلف تصدر في السنة الثانية، وصنف ثالث كان الفائز الواضح في السنة الثالثة. وقد أكد هذا أنه لا يوجد نبات واحد "مثالي" لكل حالة؛ بل إن الخيار الأفضل يعتمد تماماً على الظروف المحددة للمزرعة.

من بين جميع المرشحين، برز صنف واحد كحل واعد بشكل خاص للاحتياجات الزراعية الواسعة. هذا النبات المحدد، الذي تم تحديده بالرمز G14، نجح في الجمع بين إنتاج بذور عالٍ والقدرة على التكيف مع البيئات المختلفة. لقد قدم توازناً بين الإنتاجية والمرونة نادراً ما يوجد في تربية النباتات، مما يجعله مرشحاً قوياً للتكيف البيئي الواسع. وبالنسبة للمزارعين الذين يتطلعون إلى تعظيم حصادهم في الظروف المواتية، تم تحديد الصنف G15 كخيار أول، رغم أنه يتطلب ظروفاً أكثر تحديداً للوصول إلى كامل إمكاناته. وفي الوقت نفسه، توفر الأصناف المستقرة مثل G8 وG7، رغم أنها ليست الأعلى إنتاجاً، شبكة أمان تضمن إمكانية حصاد المحصول حتى في السنوات الصعبة.

توفر نتائج هذه الدراسة خارطة طريق واضحة لتحسين زراعة الحنطة السوداء في المنطقة. فمن خلال فهم كيفية تفاعل هذه النباتات بدقة مع بيئتها، يمكن للمربين الآن اتخاذ قرارات أذكى بشأن الأصناف التي سيطرحونها للمزارعين. يمكنهم تقديم خيار عالي الإنتاج لأولئك الذين يمتلكون ظروفاً مثالية، وخيار مستقر وموثوق لأولئك الذين يواجهون طقساً متغيراً. هذا النهج المستهدف ينتقل من مرحلة التخمين إلى مرحم الدقة، مما يضمن تقديم الفوائد الغذائية للحنطة السوداء باستمرار للمجتمعات التي تحتاج إليها. ويظهر العمل أنه مع الأدوات الصحيحة، من الممكن إطلاق العنان للإمكانات الكاملة للمحاصيل المرنة، وتحويل نبات كان يُعتبر ذات يوم صعب الإدارة إلى ركيزة موثوقة للأمن الغذائي.