Mbarështimi i bimëve është përcaktuar si “arti dhe shkenca e përmirësimit të trashëgimisë së bimëve për të mirën e njerëzimit” (Sleper dhe Poehlman, 2006). Mbarështuesit e bimëve angazhohen në një proces ciklik të mbledhjes ose gjenerimit të variacionit trashëgues për tiparet me interes, duke vlerësuar atë variacion dhe duke përzgjedhur individë superiorë. Mbarështimi empirik ose intuitiv i bimëve u praktikua për shumë shekuj nga fermerë vëzhgues, të cilët njohën vlerën e tipareve të veçanta dhe zgjodhën një pjesë të të korrave të tyre për të mbjellë sezonin e ardhshëm (Murphy, 2007). Megjithëse ata nuk e kuptonin bazën shkencore të trashëgimisë së tipareve, ata ishin në gjendje të ndikonin në përmirësimin e të korrave përmes përzgjedhjeve të tyre.
Në të vërtetë, mbarështimi shkencor i bimëve daton rreth vitit 1900, pikërisht në atë kohë kur u rizbulua puna e Gregor Mendel mbi trashëgiminë e tipareve. Disa nga mbarështuesit më tëpërparuar të kohës, zbatuan parimet e Mendel-it në përzgjedhjen e tipareve cilësore (ato të kontrolluara nga një ose dy gjene kryesore) dhe zhvilluan metoda gjithnjë e më të sofistikuara për të përmirësuar tiparet sasiore (ato të kontrolluara nga shumë gjene, secili me një efekt të vogël). Koncepti i trashëgimisë (proporcioni i ndryshueshmërisë totale për shkak të gjenetikës në krahasim me faktorët mjedisorë) u sqarua dhe ndihmoi në udhëheqjen e strategjive të vlerësimit dhe përzgjedhjes. Dizajni i parcelës në terren dhe metodat e analizës statistikore përmirësuan më tej saktësinë me të cilën u vlerësuan tiparet dhe u krahasuan varietetet kandidate. Vëzhgimi i fuqisë hibride dhe anasjellta e tij, depresioni inbreeding, çoi në zhvillimin e industrisë së farave hibride, fillimisht në misër dhe më vonë në kultura të tjera.
Duke filluar në vitet 1960, Revolucioni i Gjelbër transformoi prodhimin e grurit dhe orizit përmes përfshirjes së gjeneve gjysmë xhuxh në varietete më të larta. Zvogëlimi i lartësisë së bimës nënkuptonte që më shumë fotosintate mund të drejtohej në prodhimin e drithërave sesa në kërcell dhe gjethe. Kërcelli më i shkurtër dhe më i ngurtë gjithashtu reduktoi sasinë e qëndrimit (përkulja e kërcellit). Megjithëse Revolucioni i Gjelbër shmangu urinë dhe shpëtoi shumë jetë, ai nuk është pa polemika, siç përshkruhet në përmbledhjen e IFPRI (2002), por dha një kontribut të konsiderueshëm pozitiv.
Një tjetër revolucion në mbarështimin e bimëve ndodhi me zhvillimin dhe shfrytëzimin e shënuesve molekularë të ADN-së duke filluar në vitet 1980 (Jain dhe Brar, 2010). Teknologjitë e markerëve lejojnë përcaktimin e marrëdhënieve gjenetike (p.sh., midis të korrave dhe paraardhësve të tyre të egër); marrja e shenjave “të gishtërinjve” (shwnjave dalluese individuale) të kultivarëve dhe linjave të mbarështimit; sqarimi i bazës biokimike të shprehjes së tipareve; lokalizimi dhe karakterizimi i vendndodhjeve sasiore të tipareve (QTL, gjene me efekte të vogla që kontribuojnë në trashëgiminë sasiore të tipareve); dhe përzgjedhje me ndihmën e shënuesve bazuar në modelet e ADN-së dhe jo në vëzhgimin e tipareve. Shënuesit individualë mund të jenë të dobishëm nëse janë të lidhur ngushtë me një gjen kryesor. Shumë programe të mbarështimit po aplikojnë gjithashtu tani përzgjedhjen gjenomike, ku efektet shtesë të mijëra shënuesve janë përfshirë në modelet e përzgjedhjes (Voss-Fels et al., 2019).
Megjithëse teknologjitë gjenomike kanë mundësuar gjenotipizimin e modeleve të ADN-së së bimëve me performancë të lartë, fenotipizimi (vlerësimi i tipareve) i një numri të madh të linjave të mbarështimit mbetet një pengesë. Një numër teknologjish janë zhvilluar për të lehtësuar këtë vwshtirwsi, duke përfshirë vendosjen e sensorëve pwrkatws, të montuar në traktor dhe nw mjetet e monitorimit ajror të reflektimit spektral dhe temperaturës së tendës së të korrave (Araus dhe Cairns, 2014; Zhao et al., 2019).
Një tjetër pikë referimi në historinë e zhvillimit të kultivarëve ishte komercializimi i kulturave transgjenike (të modifikuara gjenetikisht) duke filluar nga mesi i viteve 1990. Këto janë kultura që përmbajnë gjene të transferuara nga specie të tjera me anë të teknologjisë së ADN-së rekombinuese duke përdorur protokolle laboratorike. Të lashtat transgjenike kanë pasur një ndikim të madh në një numër relativisht të vogël kulturash, veçanërisht misri, soja, pambuku, kanola, jonxha dhe panxhari i sheqerit. Shumica e kultivarëve transgjenikë aktualisht në treg janë përmirësuar për tolerancën ndaj herbicideve ose rezistencën ndaj insekteve, megjithëse janë komercializuar edhe kultivarë rezistent ndaj viruseve, dhe tolerantë ndaj thatësirës. Akademia Kombëtare e Shkencave, Inxhinierisë dhe Mjekësisë e SHBA (2016) publikoi një raport gjithëpërfshirës mbi ndikimin e kulturave transgjenike, duke përfshirë shëndetin dhe sigurinë mjedisore. Në lidhje me të afërmit e egër të kulturave, një shqetësim ka qenë transferimi i mundshëm i transgjeneve tek popullatat e egra. Ky është një rrezik që do të ndryshojë me çdo kulturë dhe rajon gjeografik, dhe duhet të konsiderohet me kujdes përpara miratimit të një kulture transgjenike për një rajon të ri.
Diversiteti gjenetik i ruajtur në bankat e gjeneve në botë, veçanërisht për të afërmit e egër të të korrave, është një burim kryesisht i pashfrytëzuar për përmirësimin e të korrave (Byrne et al., 2018). Sfidat për përdorimin më të madh të të afërmve të egër të kulturave në zhvillimin e kultivarëve u përshkruan nga Dempeëolf et al. (2017), bazuar në konsultimet me ekspertë në 24 komunitete kulturash. Këto sfida përfshijnë të dhëna të pamjaftueshme fenotipike dhe gjenotipike mbi bashkimet relative të kulturave të egra; dallimet ploidike dhe barriera të tjera hibridizimi ndërmjet specieve të egra dhe germplazmës së kultivuar; ekzistenca e variacionit të mjaftueshëm në germplazmën e kultivuar të disa kulturave; inferioriteti i të afërmve të egër të të korrave për tiparet e dëshiruara; zvarritja e lidhjes; dhe burime të pamjaftueshme njerëzore ose financiare për të kryer kërkimin dhe zhvillimin e nevojshëm. Zbatimi kreativ i teknologjisë dhe ndryshimet e duhura të politikave do të ndihmojnë në kapërcimin e këtyre sfidave për të zhbllokuar shumëllojshmërinë e koleksioneve të bankave të gjeneve për përmirësimin e të korrave. Udhëzimet për marrjen e mostrave në natyrë, vlerësimin e koleksioneve për variacion të favorshëm dhe përfshirjen e gjenetikës së dobishme në programet e mbarështimit janë dhënë nga Hübner dhe Kantar (2021). Ndërkohë që Kashyap etj. (2022) japin shembuj të përdorimit të suksesshëm të të afërmve të egër në përmirësimin e të korrave dhe diskutojnë strategjitë për të lehtësuar futjen e germplazmës së egër në programet e mbarështimit.
Me rritjen e raporteve për ngjarjet ekstreme të motit dhe humbjet e rendimentit në këto kushte, studiuesit tani janë më të vetëdijshëm për ndryshimin global të klimës dhe ndikimin e tij në prodhimin e të korrave. Si të tilla, siguria ushqimore, ndryshimet klimatike dhe rritja e popullsisë janë bërë çështje kryesore globale. Vlerësimet sugjerojnë se popullsia botërore do të arrijë afër 10 miliardë deri në vitin 2050, me një hendek ushqimor prej 70% midis kalorive të kulturave të disponueshme në 2006 dhe kërkesës së parashikuar për kalori në 2050. Një rritje mesatare vjetore e qëndrueshme në prodhimin bujqësor prej 44 milionë tonë metrikë në vit , prej 40 vitesh, është thelbësore për të përmbushur këtë kërkesë. Ndryshimi global i klimës është një kusht kompleks me pjesëmarrjen e konvertimit të temperaturës dhe reshjeve, si dhe akumulimin e gazit serrë dhe elementeve të tjera.
Mbetet e paqartë se si ndryshimi i klimës do të ndikojë në bujqësinë e ardhshme. Zonat e buta mund të jenë më të përshtatshme për prodhimin bimor me rendiment të përmirësuar nga temperatura më e ngrohtë, stinët më të gjata të ngrohta dhe reshjet e duhura, ndërsa të ftohtit ekstrem, nxehtësia, thatësira ose përmbytjet do të kishin një efekt negativ në prodhimin e të korrave. Këto ndryshime klimatike do të çonin gjithashtu në evoluimin e sëmundjeve dhe dëmtuesve të bimëve, duke i ekspozuar të korrat jo vetëm ndaj kushteve të reja abiotike, por edhe presionit më të lartë biotik. Nuk ka dyshim se përshtatja e sistemeve të mbjelljes është një kërkesë kyçe për përballimin e ndryshimeve klimatike, e cila kërkohet në mbarështimin në kohë reale me prejardhje të ndryshme gjenetike.
Shpërndarja e madhe e të afërmve të egër të të korrave paraqet një mundësi për përdorimin e tyre të mbarështimit për të kapërcyer ndryshimet e parashikuara klimatike globale dhe kërcënimin e tij të mundshëm për sigurinë ushqimore. Është e mundur të aplikohen specie të egra për të përshpejtuar mbarështimin e të korrave dhe për të krijuar kultura ose varietete të reja, të cilat paraqesin tolerancë të gjerë ndaj streseve abiotike dhe biotike, duke ruajtur një rendiment të lartë për të ushqyer popullsinë globale në rritje. Ruajtja e të afërmve dhe racave të egra të të korrave ka qenë një qëllim afatgjatë për studiuesit, dhe këto burime të diversitetit gjenetik janë aplikuar gjithnjë e më shumë në kërkimin e ri të të korrave dhe zbutjen. Me përmirësimin e teknikave të fenotipizimit dhe gjenotipizimit, ne jemi tani në një pozicion premtues të përdorimit të diversitetit gjenetik nga të afërmit e egër të kulturave për mbarështim shumë efikas.
Krahas përdorimit të plehrave dhe kontrollit kimik të barërave të këqija, dëmtuesve dhe sëmundjeve, mbarështimi modern ka qenë shumë i suksesshëm në gjenerimin e kultivarëve që kanë rritur disa herë prodhimin bujqësor në mjedise të favorshme. Këta kultivarë tipikë homogjenë (qoftë të afërm homozigotë ose hibride që rrjedhin nga prindër të brendshëm) mbarështohen në kushte optimale të fushës dhe performojnë mirë kur ka ujë dhe lëndë ushqyese të mjaftueshme. Megjithatë, kushte të tilla optimale janë të rralla globalisht; në të vërtetë, një pjesë e madhe e tokës së punueshme mund të konsiderohet margjinale për prodhimin bujqësor. Toka bujqësore margjinale zakonisht ka pjellori të dobët dhe/ose thellësi të cekët të tokës, i nënshtrohet erozionit të tokës dhe shpesh ndodh në mjedise gjysmë të thata ose të kripura. Për më tepër, këto mjedise margjinale pritet të zgjerohen me ndryshimet e vazhdueshme klimatike dhe degradimin progresiv të burimeve të tokës dhe ujit në nivel global. Të afërmit e egër të kulturave (Crop Wild Relative – CWR), të përdorura më shpesh në mbarështim si burime të rezistencës biotike, shpesh posedojnë tipare që i përshtatin ato në mjedise margjinale. Paraardhësit e egër janë përzgjedhur gjatë historisë së tyre evolucionare për të ruajtur aftësinë e tyre nën një gamë të ndryshme stresesh. Në të kundërt, mbarështimi modern për përshtatje të gjerë ka reduktuar diversitetin gjenetik dhe ka rritur cenueshmërinë gjenetike ndaj sfidave biotike dhe abiotike. Ka potencial për të shfrytëzuar heterogjenitetin gjenetik, në krahasim me uniformitetin gjenetik, në mbarështimin për shfrytëzimin e tokave margjinale. Ky rishikim diskuton tiparet adaptive që mund të përmirësojnë performancën e kultivarëve në mjedise margjinale dhe strategjitë e mbarështimit për t’i vendosur ato.
Kur shoqërohet me përdorimin e ujitjes, plehrave dhe pesticideve, mbarështimi modern ka rritur disa herë prodhimin bujqësor në mjedise të favorshme (Evenson dhe Gollin, 2003). Megjithatë, një bujqësi e tillë me input të lartë ka gjithashtu një ndikim të lartë mjedisor. Kultivarët me performancë të lartë projektohen në kushte të mira fushore dhe performojnë mirë kur ka ujë të mjaftueshëm dhe lëndë ushqyese, p.sh., tokë pjellore. Megjithatë, kushte të tilla shpesh nuk janë të disponueshme sepse ekziston një pjesë e madhe e tokës së punueshme në mjedise margjinale globalisht (Sebby, 2010; Pingali, 2012). Toka margjinale ekziston në mbarë botën (p.sh., Kang et al., 2013), dhe zakonisht, ajo është me pjellori të dobët të tokës. Në shumë zona këto toka janë të prirura ndaj erozionit, me shtresa të cekëta toke dhe mund të jenë të prirura ndaj thatësirës, kripësisë ose sfidave të tjera abiotike. Për më tepër, këto mjedise pritet të zgjerohen me ndryshimet e vazhdueshme klimatike dhe degradimin në rritje të burimeve të tokës dhe ujit (El-Beltagy dhe Madkour, 2012).
Gjatë gjithë historisë evolucionare, bimëve u është dashur të përshtaten me një sërë kushtesh mjedisore, duke përfshirë habitatet e pafavorshme. Si pasojë, speciet bimore duke përfshirë të afërmit e egër të kulturave zakonisht shfaqin një nivel të lartë të variacionit gjenetik dhe fenotipik brenda gamës së tyre të shpërndarjes (Anderson et al., 2011; Russell et al., 2014; Smýkal et al., 2017; Hellëig et al. , 2021). Të kuptuarit e bazave gjenetike, biologjike dhe ekologjike të përshtatjes lokale është e rëndësishme për të menaxhuar ndikimin e ndryshimeve klimatike në prodhimin e të korrave dhe kafshëve. Në speciet bimore të shpërndara gjerësisht që banojnë në mjedise të ndryshme, diferencimi ekotipik është zbuluar për popullatat përgjatë gradientëve lartësi, gjerësore ose mjedisore (p.sh., Polechová dhe Barton, 2015; Berger et al., 2017). Ndërkohë që puna dhe kërkimet vazhdojnë, të kuptuarit e shkallës në të cilën formohen ekotipe të tilla të dallueshme do të ndihmojë jo vetëm në zbulimin dhe njohjen e modeleve të tyre adaptive evolucionare, por gjithashtu do të ndihmojë mbarështuesit të përdorin diversitetin e tyre për të maksimizuar produktivitetin në mjediset e synuara.
Një fenomen që tashmë është pranuar gjerësisht lidhet me atë që proceset e kaluara të zbutjes kanë rezultuar në një bazë gjenetike më të ngushtë të mikroplazmës së kultivuar që është e prirur ndaj dëmtuesve dhe sëmundjeve (Tanksley dhe McCouch, 1997; McCouch et al., 2020; Khoury et al., 2022). Ndryshe nga të korrat e tyre të zbutura, të afërmit e egër të të korrave (CWR) vazhduan të evoluojnë për t’u përshtatur me mjediset e tyre dhe kështu të ofrojnë një burim kyç për të luftuar efektet e ndryshimeve klimatike në furnizimin me ushqim në botë. Për të kuptuar dhe shfrytëzuar plotësisht këtë proces, nevojiten studime në qendrat gjeografike të origjinës duke kombinuar ekologjinë, fiziologjinë dhe gjenetikën. Kjo qasje u krijua nga N.I. Vavilov në vitet 1920-1930 duke filluar me sondazhet, mbledhjen e misioneve dhe vlerësimin pasues të koleksioneve të germplazmës në mjedise të ndryshme mjedisore (Vavilov, 1957). Sot, me mjetet e disponueshme të gjenomikës, analizës gjeohapësinore dhe modelimit të kombinuara me metodat e përmirësuara të fenotipizimit, është bërë gjithnjë e më e rëndësishme të analizohen ngjitjet e egra dhe të përdoren ato si burime të tolerancës ndaj stresit për qëllime riprodhimi (Warschefsky et al., 2014; Coyne et al., 2020). Speciet e egra janë përdorur kryesisht për futjen e rezistencës ndaj sëmundjeve dhe insekteve në të korrat (p.sh., Hajjar dhe Hodgkin, 2007); thatësira, të ftohtit, nxehtësia dhe toleranca ndaj kripës janë trajtuar gjithashtu në disa kultura kryesore (Prohens et al., 2017). Rezistenca ndaj stresit biotik dhe abiotik është eksploruar në të afërmit e egër të shumë kulturave, duke përfshirë qiqrat, elbin dhe misrin (Brozynska et al., 2016; Fustier et al., 2017; von Ëettberg et al., 2018; Liu et al., 2020). Një qasje plotësuese është zbutja de novo e kulturave të reja (Smýkal et al., 2018; Fernie dhe Yan, 2019).
Kushtet mjedisore dhe kryesisht luhatjet mjedisore si kripësia e tokës, të ftohtit dhe stresi i thatësirës përfaqësojnë një kufizim të madh në produktivitetin bujqësor. Disponueshmëria e ujit dhe ekstremet e temperaturës janë faktorët kryesorë që kontrollojnë shpërndarjen e bimësisë mbi sipërfaqen e tokës. Rendimentet e të korrave varen më shumë nga një furnizim adekuat me ujë sesa nga çdo faktor tjetër i vetëm; stresi mjedisor përfaqëson shkakun kryesor të humbjeve të të korrave. Me parashikimet aktuale të ndryshimeve klimatike, moti jashtëzakonisht i nxehtë do të bëhet më i shpeshtë dhe reshjet do të jenë më të çrregullta në shumë rajone të botës (Foyer et al., 2016). Meqenëse shumë kultivarë elitarë priren të jenë të ndjeshëm ndaj thatësirës, sigurimi i sigurisë ushqimore do të kërkojë zhvillimin e varieteteve më rezistente ndaj thatësirës. Diseksioni i mekanizmave të përshtatjes ndaj kushteve të vështira që ndodhin natyrshëm në të afërmit e egër të kulturave shtëpiake mund të sigurojë një bazë solide për përmirësimin e të korrave nën ndryshimin e klimës. Stresi i thatësirës dhe i nxehtësisë ndikojnë në çdo fazë të zhvillimit të bimës, duke filluar nga mbirja e farës, përmes rritjes vegjetative. Megjithatë, efektet më të pafavorshme (nga këndvështrimi i prodhimit bimor) janë në ngritjen e të korrave (faza e mbirjes dhe e fidanëve të rinj) dhe riprodhimit, të cilat janë shumë të ndjeshme ndaj kushteve jooptimale. Fidanët e vegjël dhe kokrrat e polenit ndodhin të jenë veçanërisht të ndjeshëm ndaj mungesës së ujit dhe nxehtësisë së tepërt (Dürr et al., 2015; Yu et al., 2019; Chaturvedi et al., 2021; Chen et al., 2021).
Përgatiti: Z. Gjeta
