מכון וולקני
ד"ר אזולאי שמר עוסקת במחקר השפעת תכונת הענפים הפוטוסינתטיים הייחודית של שקד הבר הערבי כרקמת קיבוע פחמן חלופית על יבול השקד
מטרת המחקר:
עצי שקד מסתמכים על מנות קור (winter chilling units) לצורך התמיינות תקינה של ניצנים ופריחה, אך ההתחממות הגלובלית מצמצמת מנות קור אלו. מצב זה מוביל להגברת המטבוליזם של הצמח ולעלייה בדרישות האנרגיה שלו, אשר בסופו של דבר משפיעה לרעה על היבול.
תכונה ייחודית בשם יכולת פוטוסינתזה בגבעול (SPC – Stem Photosynthesis Capability), שזוהתה בשקד הבר הערבי (P. arabica), מאפשרת הטמעת CO₂ (פחמן דו-חמצני) לאורך כל השנה, כולל במהלך תרדמת החורף. תכונה זו מספקת לעץ השקד מקור אנרגטי נוסף של פחמן, ומכאן מאפשרת עמידות בתנאי גידול קשים, לרבות התמודדות עם שינוי אקלים.
בהתאם לכך בוצע מחקר זה במטרה לפתח אסטרטגיות להשבחת עצי שקד, כך שתכונת הפוטוסינתזה הייחודית תוטמע בהם ותאפשר לעצים עמידות טובה יותר לשינוי אקלים.
המחקר התבצע תוך בחינה של שתי קבוצות באוכלוסיית מכלוא בין השקד הערבי לשקד המסחרי (P. arabica × P. dulcis): קבוצה אחת של טיפוסים בעלי התכונה הייחודית של הענפים הפוטוסינתטיים, וקבוצה שנייה חסרת התכונה.
המחקר כלל שימוש בכלים גנטיים מתקדמים לסריקה ולזיהוי הגנים האחראיים על תכונת הגבעול הפוטוסינתטי, לצד שיטות מעקב מתקדמות אחר עצי השקד משתי האוכלוסיות, לצורך הבנת פעילות הפוטוסינתזה שלהם ומאפייני הצמיחה והיבול, ובהתאם — הבנת התרומה היחסית של תכונת הענף הפוטוסינתטי לצמיחה ולתפוקת השקדים.
מסקנות ויישום:
בהשוואה בין שתי הקבוצות באוכלוסייה הנבחנת, תוצאות המחקר מצביעות על השפעה חיובית של יכולת פוטוסינתזה בגבעול (SPC) על תכונות עץ השקד, ביניהן צימוח העץ, הפריחה והיבול.
לאורך ארבע שנים, צאצאים בעלי SPC הראו באופן עקבי צימוח גבוה יותר (ויגור), שהתבטא בהתפתחות גזע העץ בהיקף גדול יותר, עלייה בביומסה של העץ, פריחה מוקדמת ויבולי פירות גבוהים יותר בהשוואה למקביליהם ללא תכונת ה-SPC. ממצאים אלו מצביעים על שיפור בקיבוע הפחמן בפוטוסינתזה ועל התאמה טובה יותר לאתגרי שינוי האקלים.
בנוסף, ניתוחי חילופי גזים חשפו שונות משמעותית בשיעורי הטמעת ה-CO₂ בגבעול בין אוכלוסיות השקד שהושוו, ומיפוי גנטי זיהה לוקוסים בגנום השקד המעורבים בתכונת ה-SPC. ממצאים אלו מספקים בסיס לפיתוח סמנים גנטיים לטיפוח תכונת SPC בזני שקד עתידיים.
פרויקט זה מדגים את הפוטנציאל הפיזיולוגי והגנטי של תכונת ה-SPC לשיפור הצמיחה, הפריחה והיבול של עצי שקד בתנאי סביבה מאתגרים, וסולל את הדרך לאסטרטגיות טיפוח עתידיות לפיתוח זני שקד עמידים לאקלים.
מסר אישי:
הטבע תמיד מוצא דרכים יצירתיות לשרוד, והיכולת של שקד הבר "לעבוד" וליצור אנרגיה דרך הגבעולים גם כשהוא בשלכת היא פלא ביולוגי בעיניי. המחקר הזה אפשר לנו לקחת את ה"פטנט" הזה של הטבע ולתרגם אותו לשפה גנטית ויישומית. עבורי, השילוב בין עבודת השדה לבין הכלים המדעיים המתקדמים הוא המקום שבו נוצרת פריצת דרך אמיתית שיכולה לשנות את פני המטע הישראלי.
