وراء هذا الاهتمام المتزايد يكمن ثيموكينونيُعتبر هذا المركب، بخصائصه المضادة للأكسدة والالتهابات، واعدًا في مجالاتٍ مثل صحة القلب والأوعية الدموية، وداء السكري، وأبحاث السرطان. مع ذلك، فإن الأصناف المزروعة حاليًا، وخاصةً في مصر، تحتوي على مستويات منخفضة نسبيًا من هذا المركب، مما يتطلب مساحات زراعية شاسعة للحصول على كميات قليلة من الزيت عالي الجودة. وهذا بدوره يزيد من تكلفة استخدامه ويعيق انتشاره كمحصولٍ مربح في أوروبا.
تحدي قياس الثيموكينون في حبة البركة
الحصول على النباتات من حبة البركة مع المزيد من الثيموكينون من الضروري تحديد البذور التي تحتوي على أعلى مستويات من هذا المكون الفعال ضمن نفس مجموعة البذور. وحتى الآن، كانت هذه العملية تعتمد على تقنية الاستشراب السائل عالي الأداء (HPLC)، وهي تقنية دقيقة للغاية ولكنها بطيئة وشاقة، وتتضمن طحن الحبوب، واستخدام المذيبات الكيميائية، والعمل في مختبرات متخصصة.
باستخدام الطريقة التقليدية، بالكاد تستطيع برامج التحسين الوراثي معالجة حوالي 30 عينة يومياًهذا عدد قليل بالنظر إلى أن اختيار أفضل السلالات يتطلب مقارنة مئات أو حتى آلاف النباتات. علاوة على ذلك، فإن إتلاف البذور يمنع إعادة استخدامها في الزراعة، وهو ما يمثل مشكلة خاصة في المحاصيل التي يكون فيها إنتاج النبات الواحد منخفضًا.
وقد حدّت هذه العقبة من البحث وإمكانية تكييف زراعة حبة البركة إلى مناطق زراعية جديدة، بما في ذلك مناطق مختلفة من إسبانيا. عملياً، ظلت مساحات شاسعة من حبة البركة مركزة في دول مثل مصر، مخصصة لسوق مختارة من الأطعمة الفاخرة والمنتجات الصيدلانية.
وفي ظل هذه الخلفية، فريق من معهد الزراعة المستدامة في قرطبة (IAS-CSIC)لقد حققت هذه التقنية، المدمجة في مجموعة التحسين الوراثي لمحاصيل البذور الزيتية، قفزة منهجية: فقد قامت بالتحقق من صحة أداة سريعة ونظيفة وغير مدمرة لتقدير محتوى الثيموكينون في البذور الكاملة في غضون ثوانٍ.
المبادرة، المدعومة مالياً من قبل وزارة الجامعات والبحث والابتكار التابعة لحكومة منطقة الأندلس وتسعى الأموال الأوروبية من الصندوق الأوروبي للتنمية الإقليمية إلى تسهيل الحصول على أصناف ذات خصائص أغنى بالمركبات الصحية، وعلى المدى المتوسط، إلى تعزيز مكانة الكمون الأسود كبديل زراعي في إسبانيا.
مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة: "بصمة بصرية" لحبة البركة
تعتمد التقنية الجديدة على مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRS)يحلل هذا النظام كيفية انعكاس الضوء عن العينة عند إضاءتها بإشعاع الأشعة تحت الحمراء القريبة. وتُصدر كل عينة مزيجًا مميزًا من الأطوال الموجية اعتمادًا على تركيبها الكيميائي، على غرار البصمة الضوئية.
من خلال تسجيل تلك الإشارة وربطها بالكميات الفعلية من الثيموكينون التي تم الحصول عليها بواسطة HPLC، قام الباحثون ببناء نموذج المعايرة يُمكن لهذه التقنية التنبؤ، بدقة عالية، بمحتوى هذا المركب في البذور الجديدة دون الحاجة إلى إتلافها. كما تُقلل هذه العملية من النفايات الناتجة عن طريق الاستغناء عن المذيبات والمواد الكيميائية.
في الاختبارات التي أجراها فريق قرطبة، قام بتحليل أكثر من 200 عينة من حبة البركة يومياًيزيد هذا من القدرة الإنتاجية ستة أضعاف مقارنةً بالأساليب التقليدية. ويُعدّ هذا التفاوت في السرعة بالغ الأهمية لمشاريع التحسين الوراثي، حيث يُحدّد حجم العينة المدروسة مدى سرعة التقدم المُحرز في اختيار السلالات الجديدة.
على مدار ثلاثة مواسم زراعية متتالية، فحص المتخصصون 780 دفعة من البذور. في البداية، حددوا محتواها الفعلي من الثيموكينون باستخدام تقنية كروماتوغرافيا السائل عالي الأداء (HPLC)، ثم قارنوا هذه القيم بالقراءات التي تم الحصول عليها باستخدام تقنية التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRS). أظهر النموذج أداءً قويًا بشكل خاص عند دمج بيانات من حصادات متعددة، مما يشير إلى أن تحديث المعايرة بفضل العينات الجديدة، يصبح النظام أكثر مقاومة لتغيرات المحاصيل.
تضمن أحد الاختبارات الرئيسية التحقق مما إذا كان بإمكان تقنية التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRS) الكشف بسرعة عن البذور التي تنتمي إلى المجموعة ذات أعلى محتوى من الثيموكينون. وبمقارنة النتائج مع التحليلات المرجعية، لاحظ مؤلفو الدراسة أنه مع المعايرة المناسبة، تتطابق التقنية بنسبة تصل إلى [نسبة مئوية معينة]. ١٠٠٪ في اختيار أغنى العينات، وهو أمر ضروري للتقدم في برامج التهجين والتحسين.
صنف "TMQ Vita": الكمون الأسود مع الثيموكينون الثلاثي
لم يقتصر التطبيق العملي لهذا النهج على الجانب النظري. فبفضل الجمع بين تقنيتي HPLC و NIRS، تمكن فريق IAS-CSIC من الحصول على أول صنف محسّن من حبة البركة يركز على الثيموكينون، المسمى "TMQ Vita".
وفقًا للبيانات الصادرة عن حكومة منطقة الأندلس ومؤسسة ديسكوبر، فإن هذه المادة النباتية الجديدة تمثل محتوى الثيموكينون حوالي ثلاثة أضعاف بالمقارنة مع الأصناف الشائعة الزراعة حالياً، فهذا يعني أنه للحصول على نفس كمية المادة الفعالة، ستكون هناك حاجة إلى مساحة مزروعة أقل بكثير.
يجري حاليًا تسجيل صنف "TMQ Vita" في مكتب تنوع النباتات المجتمعية (CPLO) تُعدّ هذه الخطوة الإدارية، التي تُمثلها الهيئة المسؤولة عن حماية أصناف النباتات الجديدة داخل الاتحاد الأوروبي، ضروريةً لاستغلالها التجاري في المستقبل، ولضمان قدرة المزارعين وشركات البذور على العمل بضمانات قانونية.
بحسب ما قاله الباحث ليوناردو فيلاسكو، من معهد الدراسات المتقدمة، وهو المؤلف الرئيسي للدراسة المنشورة في المجلة العلمية جزيئاتتحتوي أصناف حبة البركة الحالية على مستويات منخفضة من الثيموكينون، لذا يتطلب الحصول على لتر واحد من الزيت مساحات زراعية واسعة. إذا ضاعف الصنف الجديد وجود هذا المركب ثلاث مرات، يصبح إنتاج النفط أكثر كفاءة واقتصاديةمما يجعل إدخال المحصول أكثر جاذبية في مناطق مثل الأندلس أو غيرها من مناطق البحر الأبيض المتوسط.
بالإضافة إلى "TMQ Vita"، يعمل الفريق على مواصلة توسيع قاعدة البيانات تم تحليل عدد من البذور لتحسين نموذج التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRS) وتحديد تركيبات جينية أخرى ذات أهمية. كلما زاد تنوع العينات المُدرجة، زادت دقة التنبؤ بمحتوى الثيموكينون، وأصبح من الأسهل التقدم في الحصول على سلالات جديدة عالية القيمة.
نحو محصول حبة البركة المتكيف مع إسبانيا
أحد الأهداف الأساسية للمشروع هو الكمون الأسود المتكيف زراعياً بسبب ظروف النمو في إسبانيا. حاليًا، يُزرع النبات على نطاق صغير، مع وجود بعض التواجد في مصر ودول أخرى في شرق البحر الأبيض المتوسط، حيث يُخصص للتصدير إلى أسواق الأطعمة الفاخرة ولإنتاج المستحضرات الصيدلانية والمكملات الغذائية.
بفضل الأصناف الغنية بالثيموكينون ونظام التحليل السريع مثل NIRS، تزداد إمكانية ترسيخ مكانة حبة البركة كـ محصول بديل جديد في المزارع الإسبانية. بالنسبة للمزارعين والتعاونيات، يمكن أن يمثل ذلك وسيلة للتنويع بعيدًا عن المحاصيل المنتشرة بالفعل، مع منتج نهائي يتميز باستخدامه في الزيوت العطرية وتوابل الطهي الراقية وتركيبات الصحة الطبيعية.
ويقترح البحث أيضاً، على المدى المتوسط، تطوير أجهزة استشعار محمولة استنادًا إلى أطوال الموجات القريبة من الأشعة تحت الحمراء الأكثر حساسية لوجود الثيموكينون، فإن هذه الأجهزة، الأبسط والأرخص من معدات المختبرات، ستسمح باختبار جودة البذور مباشرة في الحقل، أو في المستودعات، أو أثناء المعالجة الصناعية، دون الحاجة إلى إرسال العينات إلى المختبرات المركزية.
عملياً، امتلاك أدوات المحمول سيسمح هذا النوع من الأنظمة باتخاذ القرارات المتعلقة باختيار أو تخزين أو تسويق حبة البركة بشكل أسرع، مما يقلل من أوقات الانتظار ويحسن مراقبة الجودة في جميع مراحل سلسلة القيمة، من قطعة الأرض إلى التعبئة النهائية للزيت أو البذور.
يتوافق العمل الذي تم تنفيذه في قرطبة مع السياسات الأوروبية لـ الزراعة المستدامةتُعزز هذه المبادرات تنويع المحاصيل، وتقلل من استخدام المواد الكيميائية في المختبرات، وتركز على الأصناف ذات القيمة الغذائية أو الوظيفية الأعلى. ويؤكد الدعم المالي المقدم من حكومة الأندلس الإقليمية والصندوق الأوروبي للتنمية الإقليمية، عبر مشروع Qualifica QUAL21_023 IAS، على الاهتمام المؤسسي بهذا النوع من الابتكارات.
كفاءة أكبر، وتأثير بيئي أقل، وقيمة مضافة
إن التحول من الأساليب التحليلية التقليدية، القائمة على المذيبات وتدمير البذور، إلى تقنية مثل تقنية التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRS) له تأثير مباشر على الاستدامة البيئية في عملية التحسين الوراثي لحبة البركة. يقلل ذلك من حجم النفايات الكيميائية، ويقلل من استهلاك الكواشف، ويقصر أوقات تحضير العينات.
وتترجم هذه الكفاءة أيضاً إلى الاستخدام الأمثل من البذور نفسها. وبما أنه لا يلزم سحقها للدراسة، يمكن إعادة استخدام الوحدات ذات النتائج الواعدة في عمليات الزراعة اللاحقة أو في عمليات التهجين الخاضعة للتحكم، وهو أمر ذو قيمة خاصة في المراحل الأولية لتطوير صنف جديد.
بالتوازي مع ذلك، وجود سلالات ذات محتوى عالٍ من الثيموكينون يُتيح هذا المجال أمام منتجات ذات قيمة مضافة أعلى لقطاع الأغذية الزراعية وللصناعات الصغيرة المتخصصة في الزيوت المتخصصة أو المكملات الغذائية الطبيعية. وقد يكون زيت حبة البركة ذو التركيز الأعلى من المكونات الفعالة أكثر جاذبية لكل من المطابخ الراقية وبعض التطبيقات الصيدلانية، وذلك ضمن إطار اللوائح الحالية.
تؤكد السلطات الأندلسية أن هذا التقدم يساهم في تحقيق هدف مزدوج: من جهة، تعزيز زراعة أكثر استدامة وتنوعاً؛ ومن جهة أخرى، خلق فرص اقتصادية جديدة ترتبط هذه المحاصيل بمحاصيل أقل شيوعاً في شبه الجزيرة، ولكنها تتمتع بتقاليد طويلة في مناطق أخرى من البحر الأبيض المتوسط والشرق الأوسط.
قد يكتسب الكمون الأسود، المرتبط منذ قرون بالمطبخ التقليدي والعلاجات المنزلية، دوراً متجدداً في ريف الأندلس وإسبانيا. الابتكار التحليلي، والتحسين الوراثي، والدعم المؤسسي وهذا يضع المحصول في وضع مثير للاهتمام للتطور من استخدام محدود إلى وجود أكثر استقرارًا في المزارع الأوروبية، مع أصناف محددة مصممة لزيادة محتواها من المركبات الصحية وتحسين استخدامها الاقتصادي.
