הגנים שמצילים את הבזיליקום ממחלה

ראש המעבדה לגנטיקה של מחלות צמחים באוניברסיטת בר-אילן, חתן פרס ישראל הפרופסור יגאל כהן והגנטיקאי הראשי במעבדה, ד”ר יריב בן נעים ואנשי חברת זרעי ג’נסיס שהצליחו להשביח את זני הבזיליקום האכילים בגן עמידות למחלת הכשותית מזני בר בלתי אכילים ושהכלאה רגילה שלהם עם צמחים תרבותיים יוצרת צאצאים עקרים

בפעם הבאה שתאכלו רביולי ברוטב פסטו, דעו שתענוג זה כמעט נמנע מכם. מחלה פטרייתית קשה גורמת לנזקים חמורים לבזיליקום בכל העולם והפיכתם בלתי אכילים ועבור החקלאים – בלתי כלכליים.

חלת הכשותית (Peronospora belbahrii) הופיעה לפני עשור בשוויץ ומאז התפרצה כמגפה עולמית ונמצאת בכל מקום בו מגדלים בזיל מתוק (בזיליקום איטלקי). בישראל הופיעה לראשונה בשנת 2011. תסמיני המחלה התבטאו בעיוות בעלים, כלורוזה (הצהבה), הופעת נבגים בצבע שחור בצד התחתון של העלים ובשלבים מתקדמים תמותה ונשירת עלים. כעת מדווחים חוקרים באוניברסיטת בר אילן ובחברת זרעי ג’נסיס כי הצליחו לפתח זן עמיד לפטריה הגורמת למחלה ללא שימוש בהנדסה גנטית. אוניברסיטת בר אילן ממסחרת את התגלית באמצעות חברת BIRAD חברה למחקר ופיתוח בע”מ (חברת מסחור הידע של אוניברסיטת בר-אילן).

ראש המעבדה לגנטיקה של מחלות צמחים באוניברסיטת בר-אילן, חתן פרס ישראל הפרופסור יגאל כהן והגנטיקאי הראשי במעבדה, ד”ר יריב בן נעים, מסבירים בראיון עם אתר הידען כי צמח הבזיל הוא ענף חקלאי חשוב בישראל, המהווה כ-50% מסל התבלינים ליצוא הנאמד ב-70 מיליון אירו לשנה. “הבזיל הישראלי נחשב לאיכותי, יש לו ארומה טובה, מרקם, צבע וחיי מדף ארוכים”.

“המחלה מתפשטת בכל העולם” אומר יגאל כהן, “כשהיא הגיעה לארץ, חקלאים הפסידו כסף רב, בהשמדת יבולים ובעשרות משלוחים שנפסלו משום שבהגיעם ליעד התברר שהם משחירים. מכיוון שהמעבדה שלי עוסקת במחלות מסוג זה נרתמנו להגדיר את הבעיה ולחפש מספר כיווני עבודה למיגורה, האחד לטווח קצר – ריסוסים וטיפולים אגרוטכניים מתאימים ובטווח הארוך חיפשנו דרך לספק לצמח עמידות גנטית למחלה. באשר לריסוסים ,כאן יש מגבלה שהרגולטור אוסר על החקלאי לרסס צמחי תבלין בקנה מידה רחב ובצדק. ברצוננו להפחית את השימוש בהם לשם בריאות הציבור”.

עמידות גנטית פירושה שלצמחים או זנים מסוימים ישנם גנים יחודיים שלא מאפשרים לפטריה להתפתח עליו. כשהפטריה מנסה לחדור לרקמת הצמח, הגנים מפעילים מספר מנגננונים, תאיים ומולקולריים, שבולמים את הפטריה ולא נותנים לה להתבסס בצמח.

הדבר הראשון שעשינו היה לסרוק את כל זני הבזיל (Ocimum basilicum) המסחריים בעולם. לצערנו לא מצאנו ולו זן אחד שהשונות הגנטית העניקה לו עמידות כזו שנוכל להשתמש בו לצרכי טיפוח. גם בסריקה של טיפוסי בר של מין זה לא מצאנו כל עמידות ולפיכך, הזמנו מבנקי הגנים העולמיים את כל המינים שהם מחזיקים השייכים לסוג Ocimum, שאליו משתייך גם הבזיל התרבותי. מתוך מאות טיפוסי בר הצלחנו לאתר טיפוסים בודדים שהיו עמידים למחלה. מאוד שמחנו. גידלנו אותם, הרבנו אותם אבל טיפוסים אלו השייכים למינים אחרים היו שונים בארומה, טעם ומרקם מן הבזיל אותו מכירים הצרכנים. השלב הבא היה לנסות ולהעביר את הגנים לעמידות מטיפוסי הבר אל הבזיליקום התרבותי. אך צריך לזכור שמדובר ב”קרובי משפחה” רחוקים של הבזיליקום ולצערנו רק מעטים יצרו הכלאה עם צמח התרבות.
ד”ר יריב בן נעים, גנטיקאי וחוקר מחלות צמחים, מסביר כי גם כאשר צלח תהליך ההכלאה התגלו קשיים נוספים. “הכלאנו את הזנים העמידים עם הזן התרבותי אך בכל המקרים קיבלנו צאצאים עקרים, כמו פרד שהוא צאצא עקר של סוס ואתון. זה קורה משום שכשמכליאים מינים רחוקים נמנעת החלוקה של תא האם לתאי המין (גמטות) בשל חוסר האיזון במספר הכרומוזומים. לכן, כדי לקבל צמחי מכלוא יש צורך לחזור על תהליך זיווג ההורים כל פעם מחדש”.

למרות שבאופן רגיל לא נוצרות גמטות במכלואים בין-מיניים, יש מקרים חריגים בהם אמנם נוצרות גמטות אך אלו בעלות מטען כרומוזומלי לא מאוזן. הדוגמא המוכרת ביותר בבני אדם היא תסמונת דאון. במקרה זה, הזיגוטה (העובר) נוצר ממפגש של גמטה אחת תקינה (23 כרומוזומים) וגמטה שנייה שנוצרה בצורה א-סימטרית ובעלת כרומוזום עודף (24 כרומוזומים). בדרך כלל כאשר יש מצב של עודף או חוסר בכרומוזומים העובר אינו מתפתח והוא עובר הפלה. רק בחלק קטן מהמקרים, למשל בתסמונת דאון, מתפתח עובר אך זה משלם מחיר על הטעות הגנטית. כדי לקבל צמחי בזיל אמנם פוריים פיתחנו שיטה בה אנחנו מפרים את הפרחים של המכלוא בצורה מאולצת באבקה של מין התרבות, ואחרי 4-6 ימים מנתקים את הפרחים, מחלצים את הביציות המופרות ומגדלים אותן בצלחות פטרי על מצעי גידול מיוחדים הכוללים הורמונים וחומרי הזנה. תהליך החילוץ נעשה בשלב מוקדם בכדי למנוע הפלה. אך דא עקא, מסתבר שבסוג Ocimum ישנה תופעה נוספת שמסבכת את העניינים עוד, פוליפלואידיה- תופעה בה אין גנום יחיד כמו אצלנו בני האדם, אלא מצב שבו יש בתא אחד שנים, שלושה ואף ארבעה תתי-גנום. תופעה זו מקשה על תהליך ההשבחה והיא מוכרת וידועה בחיטה, תירס ובתפו”א.
בתהליך החילוץ, הופרו עשרות אלפי ביציות ומתוכן התקבלו 115 צמחים בוגרים. למרות שיעור ההצלחה הנמוך, הסתבר שהגן לעמידות דומיננטי ונמצא בשני תתי-הגנום. מאותם 115 הצמחים הצלחנו להגיע לדור ראשון שהיה גם עמיד וגם פורה. עם זאת, האיכות המסחרית הייתה ירודה והיינו צריכים להכליא את הצמחים הללו עם זני התרבות תוך שמירה על הגן לעמידות על תת-גנום אחד בלבד. בשיתוף המחלקה לכימיה של האוניברסיטה הצלחנו לאחר מספר דורות לקבל בזיליקום פורה, עמיד באופן מוחלט ובעל ארומה איכותית. השיטה שלנו מאפשרת להעביר כל תכונה ממיני הבר ולהעשיר את המאגר הגנטי של הבזיל. כבר היום אנו שוקדים בהצלחה על העברה של גנים נוספים לעמידות.
חברת זרעי ג’נסיס התעניינה בקניין הרוחני שיצרו החוקרים והחלה למסחר עם חברת BIRAD של אוניברסיטת בר אילן את הזנים העמידים.
ד”ר יצחק ניר הבעלים והמנכ”ל של חברת “זרעי ג’נסיס” וד”ר ארנון ברנד, מחברת זרעי ג’נסיס מסבירים כיצד הם נכנסו לתמונה.
ד”ר ניר: “זרעי ג’נסיס היא חברה פרטית שהוקמה בנגב לפני 20 שנה במגמה ליצור תעשיה חקלאית שיש בה גם קניין רוחני, ובמקביל התחלנו לייצר זרעים לשוק העולמי. החברה עוסקת בטיפוח ובייצור של זרעי ירקות, תבלינים ופרחים. כל תהליכי הגידול והפקת הזרעים נעשים רק בישראל בשיטות המאושרות לגידולים אורגנים ידידותיים לסביבה. החברה משווקת לחברות הזרעים רק זרעים שיוצרו על ידה.”
זרעי הבזיל מהווים כשליש ממחזור המכירות של החברה ויש לה מוניטין רב באספקת זרעי בזיל באיכות גבוהה. מרבית הזנים ששווקו על-ידי החברה במהלך השנים טופחו בשיתוף פעולה עם פרופ’ נתיב דודאי, מנהל מחלקת צמחי תבלין במכון וולקני. ב-2016 התחיל שיתוף הפעולה בין זרעי ג’נסיס לאונ’ בר-אילן בהקניית העמידות לכשותית לזני בזיל תרבותי. זוהי מבחינתנו פריצת דרך בקנה מידה עולמי שתעזור למגדלי הבזיל להתמודד עם מחלת הכשותית. מדובר במהלך מהיר של טיפוח ויישום של תוצאות המחקר. בסתיו 2017 ייצרנו את זרעי היסוד למגדלים במרכז המחקר של זרעי ג’נסיס באשלים, וכבר באביב 2018 נשתלו שטחי הייצור של המכלוא הראשון ‘פרוספרה’ (F1) בשטח אורגני של 100 דונם בעמק יזרעאל. הגידול עבר בהצלחה רבה ונאסף במהלך חודש ספטמבר. לאחר הניקוי אנו מצפים לכ-10 טון זרעים המיועדים להפצה בישראל ובשוק העולמי. במהלך 2018-7 נשלחו דוגמאות למספר רב של לקוחות והתקבלו תוצאות טובות שאישרו את איכותו של הזן ועמידותו המלאה למחלת הכשותית.

להמציא צמח חדש
ד”ר ברנד מסביר את הייחודיות בטיפוח הזן שפותח באוניברסיטת בר-אילן. “מה שבר-אילן ואנחנו עשינו הוא בעצם להמציא צמח עם תכונות חדשות, כאשר השונות הגנטית הטבעית לא קיימת. צוות בר-אילן סרק מאות של זנים וקרובי משפחה של בזיליקום התרבותי אך העמידות לא היתה בנמצא. היה צריך להמציא את התכונה הזו מחדש בבזיל התרבותי דרך הכלאות עם מיני בר עמידים מאפריקה. היינו צריכים להתגבר על מחסום שהקשה מאוד על האפשרות להכלאה טבעית בין המין העמיד והמין התרבותי. על השיטה והגן לעמידות הם רשמו פטנט בעוד שאנחנו רשמנו את הזן ברישום זכויות מטפחים באירופה, ובתהליך של רישום בארה”ב. בשנה הקרובה אנו מתכוונים למסחר עוד מספר זנים חדשים המתאימים לשווקים האירופיים והאמריקאי. זרעים נסיוניים נשלחו למספר מדינות כמו, אוסטרליה, גרמניה, הולנד, ארה”ב ואיטליה – “בירת הבזיל העולמית”. התוצאות מעידות בעד עצמן עם משובים חיוביים מאד. ברוב העולם היו סקפטים לחלוטין באשר לעמידות נגד הכשותית משום שנסיונות קודמים להחדרת זנים “סבילים” לא סיפקו עמידות בפני המחלה. זו פעם ראשונה בהם חקלאים מכל העולם רואים עמידות מוחלטת ללא סימנים על התוצרת”.

ד”ר פרנסיס שליט, סמנכ”ל פיתוח עסקי של ביראד מסרה: “ביראד (חברת היישום של אוניברסיטת בר-אילן) גאה להשתמש בידע והניסון הנצבר של פרופ’ יגאל כהן מומחה בעל שם עולמי לפיתופתולוגיה באוניברסיטת בר-אילן וחתן פרס ישראל לחקר החקלאות, כדי להיטב עם החקלאות (והחקלאים) בישראל ובעולם כולו. פיתוחיו יוצאי הדופן עזרו ועוזרות להיטיב בבעיות עולמיות שפוקדות את עולם החקלאות – מחלות צמחים הנגרמות בשל מזיקים. ישנה מחשבה לשכלל את השיטה הייחודית של כהן וצוות המעבדה שלו שהביאה לפיתוח זני בזיל עמידים גם לגידולים אחרים”.

על בסיס הידע והרקע הגנטי שאותר, החלה חברת “זרעי ג’נסיס” לשווק זני בזיל החדשים תחת השם ‘Prospera’ (שילוב בין שם המחלה Peronospora ל-prosperity, שגשוג) והם מהווים פריצת דרך חסרת תקדים בכל הקשור לעמידות נגד מגפת הכשותית. זנים אלו נמצאים בהליך בדיקה בארץ וברחבי העולם ונבחנים למידת ההתאמה לשיטות הגידול השונות. בימים אלה, החלה חברת ג’נסיס לייצר את הזרעים בתנאים אורגנים בקנה מידה מסחרי כדי לשווקם בארץ ובעולם. הצמחים נשתלו בחוות הייצור של החברה בעמק יזרעאל, והזרעים יופקו במפעל הייצור של החברה באשלים שבנגב.