האתגר: לנצח את פטריות החילדון שמשמידות יבולי דגנים. הכלי: זיהוי המוטציות שמאפשרות לפטרייה לתקוף גם חיטה עמידה

החיטה מלווה את בני האדם כבר זמן רב. היא הייתה בין הגידולים הראשונים שבויתו, כבר לפני כ-12 אלף שנה, ועוד קודם לכן ניזונו ממנה הלקטים-ציידים שחיו במזרח התיכון. גם כיום היא נותרה אחד הדגנים העיקריים שעליהם מבוססת תזונת העולם, יחד עם האורז והתירס. למעשה, כחמישית מהקלוריות שצורכת אוכלוסיית העולם כולה מגיעה מהחיטה.

נראה שכבר מראשית ה"שותפות" של החיטה והאדם נאלצו החקלאים להתמודד עם מזיקים שתקפו את הצמח, ובמיוחד עם פטריות מזיקות. כד בן 3,300 שנה, שנמצא בתל בטש ליד נחל שורק, הכיל לדוגמה שיירים של חיטה נגועה בפטרייה. הרומאים אפילו נהגו להקריב קורבנות לאליהם כדי שיעצרו את התפשטות הנגעים בחיטה ובדגנים אחרים.

אחת מהפטריות הנפוצות ביותר הפוגעות בחיטה היא החילדון (Rust), שקרויה כך על שום צבע החלודה שלה. מינים שונים של חילדון תוקפים דגנים שונים ואזורים שונים בצמח, אך המסוכן ביותר הוא חילדון הקנה (Puccinia graminis), שתוקף לצד העלים גם את הגבעול ועלול לגרום לקריסת השיבולים.

בעשרות השנים האחרונות פותחו זני חיטה עמידים לפטרייה, אך במקביל נוצרים באבולוציה זנים של חילדון שמסוגלים להתגבר על העמידות ולתקוף את החיטה בכל זאת. כך נוצר "מרוץ חימוש" הדומה לזה המתרחש אצל חיידקים שמפתחים עמידות לאנטיביוטיקה: בני האדם יוצרים חיטה עמידה עוד יותר, והפטרייה מפתחת דרכים לתקוף גם אותה.

חילדון הקנה על גבעולי חיטה | Wikipedia, Yue Jin

חילדון הקנה על גבעולי חיטה | Wikipedia, Yue Jin

בשני מחקרים שהתפרסמו לאחרונה בכתב העת Science זיהו חוקרים מאוסטרליה ומארצות הברית גנים שמוטציות בהם מאפשרות לפטרייה לתקוף גם זני חיטה עמידים. זיהוי הגנים האלה יאפשר לקבוע תוך שעות ספורות אם פטרייה מסוימת שנמצאה בשדה חיטה מסוכנת לזן החיטה הצומח בשדה, ולתכנן אילו זנים לזרוע באילו אזורים כדי למנוע מגפה.

הגנים שגילו החוקרים שייכים לקבוצת ה"אפקטורים": חלבונים שהפטרייה מפרישה ומערכת החיסון של הצמחים מסוגלת לזהות, וכך לפתוח במהלכי התגוננות נגד הטפיל. מוטציות בגנים האלה עלולות לפגוע ביכולת החיטה לזהות את החלבון, וכך להפוך את הפטרייה לתוקפת יעילה יותר.

החוקרים מארצות הברית גרמו לפטרייה לעבור מוטציות בקצב מהיר, וכך יצרו במעבדה זנים רבים, כל אחד עם מוטציות אחרות. מביניהם הם בררו את הזן שהיה מסוגל לתקוף את החיטה העמידה וכך מצאו איזו מוטציה באיזה גן הובילה לתוצאה הזאת. הקבוצה האוסטרלית בחנה זנים קיימים של פטרייה שהחיטה העמידה לא הייתה חסינה להם, וגילתה אילו מוטציות הם עברו באופן טבעי שהעניקו להם את התכונה הזו, ובאילו גנים. כל קבוצה זיהתה גן אחר שמוטציה בו תאפשר לפטרייה לתקוף סוגים שונים של חיטה עמידה.

"בפעם הראשונה נוכל לעשות בדיקה גנטית שתקבע עם החילדון שתקף חיטה במקום כלשהו בעולם מסוגל להתגבר על הגן לעמידות שלה", אמר רוברט פארק (Park) מהקבוצה האוסטרלית. "כך נדע אם עלינו לרסס את היבול בקוטלי פטריות יקרים כדי להגן עליו".

מומחים מעריכים שתפוקת החיטה העולמית תצטרך לפחות להכפיל את עצמה עד 2050 כדי להזין את האוכלוסייה האנושית הגדלה. מחקרים כאלה עשויים לעזור לחקלאים, וגם לחוקרים שמפתחים זנים עמידים חדשים של חיטה, להגשים את היעד השאפתני הזה.