نگاهی به تجربه های بین المللی نشان می دهد که موفقیت در بهره گیری از تثبیت نیتروژن زیستی نیازمند ترکیب علم، سیاست و بومی سازی است. در برزیل، استفاده گسترده از باکتری Azospirillum در کشت ذرت و گندم به یک سیاست ملی تبدیل شده است. پژوهش های انجام شده توسط مؤسسه EMBRAPA نشان داده است که تلقیح این باکتری ها می تواند کارایی مصرف نیتروژن را بهبود بخشد و عملکرد محصولات را افزایش دهد. این موفقیت تا حد زیادی ناشی از همخوانی اقلیم گرمسیری با نیازهای میکروب و همچنین ایجاد زیرساخت های پژوهشی و آموزشی در سطح ملی بوده است.

در قاره آفریقا، پروژه ENSA با همکاری دانشگاه کمبریج و مؤسسات محلی به دنبال ایجاد همزیستی های نوین در غلات است. این پروژه بیش از آنکه بر توسعه تجاری سریع تمرکز داشته باشد، بر ایجاد فناوری هایی متمرکز است که برای کشاورزان خرد نیز قابل دسترس باشند. چنین رویکردی نشان می دهد که برای بهره گیری از مزایای تثبیت نیتروژن زیستی، لازم است مسائل عدالت اجتماعی و اقتصادی نیز در نظر گرفته شوند.

– جایلز آلدرود، مرکز علوم گیاهی کمبریج: «فناوری های ما باید برای کشاورزان کوچک مقیاس نیز سودمند و قابل استفاده باشند.»

ایران نیز با چالش های مشابهی روبه روست. بخش بزرگی از کودهای شیمیایی کشور از طریق واردات یا تولید وابسته به گاز طبیعی تأمین می شود. این وابستگی علاوه بر فشار اقتصادی، ریسک های ژئوپولیتیکی و زیست محیطی را نیز به همراه دارد. بنابراین، توسعه کودهای زیستی و پروژه های پایلوت در حوزه SynCom یا اندوفیت های تثبیت کننده نیتروژن می تواند بخشی از راهبرد امنیت غذایی کشور باشد. برای تحقق این هدف، لازم است چارچوب های نظارتی شفاف تدوین شوند و ظرفیت های آزمایشگاهی برای سنجش دقیق سهم نیتروژن تثبیت شده ایجاد گردد.

مزایا و ریسک های احتمالی

مزیت اصلی مهندسی همزیستی های تثبیت کننده نیتروژن، کاهش وابستگی به کودهای شیمیایی و کاهش ردپای کربنی کشاورزی است. این فناوری می تواند هزینه های تولید کشاورزان را کاهش دهد، بهره وری مصرف نیتروژن را افزایش دهد و در شرایط اقلیمی سخت به پایداری بیشتر عملکرد منجر شود. افزون بر آن، جایگزینی بخشی از کودهای شیمیایی با منابع زیستی می تواند به کاهش آلودگی آب های زیرزمینی و انتشار گاز اکسید نیتروس کمک کند.

اما در کنار این مزایا، ریسک های جدی نیز وجود دارند. یکی از مهم ترین آنها ناهمگنی عملکرد در شرایط مزرعه است؛ یعنی آنچه در آزمایشگاه یا گلخانه نتیجه بخش بوده، در مزرعه نتایج متفاوتی به همراه داشته است. ریسک دیگر مربوط به ایمنی زیستی و احتمال انتقال افقی ژن ها به میکروارگانیسم های غیرهدف است. این نگرانی به ویژه درباره میکروب های مهندسی شده جدی است و نیازمند ارزیابی دقیق پیش از رهاسازی در محیط می باشد.

– سازمان ایمنی غذایی اروپا: «هر رهاسازی میکروارگانیسم مهندسی شده باید به صورت مورد به مورد ارزیابی ریسک شود.»

ریسک سوم به هزینه های اجرایی و نظارتی مربوط است. توسعه و تجاری سازی کودهای زیستی و یا گیاهان مهندسی شده نیازمند سرمایه گذاری کلان در زیرساخت های تولید، آزمایشگاه های کنترل کیفیت و سامانه های پایش میدانی است. در صورتی که این زیرساخت ها فراهم نشوند، امکان دارد فناوری های تثبیت نیتروژن به مرحله ای از وابستگی خارجی یا شکست در پذیرش اجتماعی برسند. بنابراین، برنامه ریزی واقع بینانه و گام به گام ضروری است.

افق های پیش رو

در افق کوتاه مدت، تمرکز بیشتر بر توسعه و بهبود SynCom های غیرمهندسی شده خواهد بود. این رویکرد با ریسک های کمتر مقرراتی همراه است و می تواند به عنوان مکمل کودهای شیمیایی به کار رود. در افق میان مدت، پیشرفت در بیان ژن های nif در گیاهان می تواند مسیر تازه ای بگشاید، هرچند که چالش های فنی مانند حساسیت به اکسیژن و نیاز بالای انرژی همچنان پابرجا خواهند بود.

کشف Nitroplast چشم انداز بلندمدتی را ترسیم می کند که در آن، شاید بتوان اندامک های تثبیت نیتروژن را در سلول های غلات ایجاد کرد. چنین تحولی می تواند کشاورزی را به طور بنیادی متحول سازد و وابستگی به کودهای شیمیایی را به حداقل برساند. هرچند که تحقق این هدف نیازمند دهه ها پژوهش و سرمایه گذاری است، اما مسیر آغاز شده نشان می دهد که علم به تدریج در حال نزدیک شدن به این نقطه است.

– جاناتان زر، دانشگاه کالیفرنیا: «Nitroplast نشان می دهد که طبیعت خود می تواند مسیر ارگانل سازی تثبیت نیتروژن را طی کند.»

جمع بندی

مهندسی همزیستی برای تثبیت نیتروژن در غلات، یکی از نوآورانه ترین حوزه های پژوهشی در مرز دانش کشاورزی و زیست فناوری است. این حوزه ترکیبی از علوم گیاهی، میکروبیولوژی، مهندسی ژنتیک و سیاستگذاری را در بر می گیرد. از SynCom های میکروبی تا تلاش برای بیان ژن های nif در گیاهان، هر مسیر با چالش ها و فرصت های خاص خود همراه است. اگرچه هنوز نتایج پایدار در مقیاس وسیع به دست نیامده است، اما پیشرفت های علمی اخیر امید تازه ای برای آینده کشاورزی کم کربن و پایدار ایجاد کرده است.

برای کشورهایی مانند ایران، سرمایه گذاری هدفمند در پژوهش های پایلوت، تدوین چارچوب های ایمنی زیستی شفاف و آموزش کشاورزان، پیش شرط های ضروری برای بهره برداری از این فناوری ها هستند. تنها با چنین رویکردی می توان از فرصت کاهش وابستگی به کودهای شیمیایی و افزایش امنیت غذایی بهره مند شد. آینده تثبیت نیتروژن زیستی، آینده ای است که هم به پایداری محیط زیست و هم به تاب آوری نظام های کشاورزی کمک می کند.