עגבניית העיר ועגבניית הכפר

המחסור בקרקעות לגידולים חקלאיים, על רקע הגידול המתמיד של האוכלוסייה האנושית, אובדן מקורות מים ושינוי האקלים, מציב אתגר משמעותי בפני החקלאות. מעבר למאמצים לשפר את התפוקה החקלאית של הגידולים הקיימים, נמשך החיפוש אחרי אתרים נוספים לגידול מזון. הפתרון עשוי לבוא דווקא מהסביבה העירונית, בדמות חוות חקלאיות שיפעלו על גגות בניינים. עוד שיטה יכולה להיות מערכות חקלאות אנכיות, שבהן יגדלו צמחים בקומות עם בקרת אקלים קפדנית.

אך בצד ההבטחה שבה, החקלאות העירונית מוגבלת מאוד, שכן אין הרבה גידולים שיכולים לשגשג בתנאים שהיא מספקת. היא יעילה במיוחד עם צמחים קטנים שתופסים מעט מקום אך מניבים פירות במהירות רבה, לפיכך, התוצר העיקרי שמופק ממנה כיום בפועל הוא חסה וירקות עלים אחרים.

לעומת זאת, לא מעשי לגדל בעיר צמחים בעלי פירות גדולים, מכיוון שנחוצות תשתיות נרחבות שיוכלו לתמוך בדרישות המטבוליות והמבניות הגבוהות של העצים הללו, שגם זקוקים לזמן רב יותר כדי להתפתח ולהניב פרי. פיתוח זני יבולים המתאימים לגידול בתנאים המחמירים של החקלאות העירונית דורש שינויים ניכרים בתכונותיהם. בהתאם לכך, חוקרים ממעבדתו של זאק ליפמן (Lippman) מאוניברסיטת קולד ספרינג הרבור בניו יורק, החליטו להתמקד בשלוש תכונות בזנים החדשים שהם מפתחים: זמן סיום הצמיחה, מועד הפריחה ואורך הגבעול.

הרעיון: לפתח זני צמחים קטנים שמניבים פירות רבים במהירות. שיחי עגבניות במרפסת | צילום אילוסטרציה: Shutterstock

הנדסת עגבניות

העגבנייה היא מרכיב חשוב בתזונה האנושית ואחד מגידולי הפירות העיקריים, דבר שהופך אותה למועמדת מובילה לצמיחה בחוות גידול עירוניות. במחקר משנת 2016  יצרו ליפמן ועמיתיו מוטציות בצמחי עגבנייה, באמצעות טכנולוגיית קריספר, כדי לעצור את פעילותם של שני גֵנים: אחד שקובע את זמן סיום הצמיחה, והשני שקובע את מועד הפריחה. כך הפכו צמחי העגבנייה הגבוהים הגדלים באופן טבעי בחממות ובשדות, לזני עגבניות קומפקטיים המניבים פירות מוקדם. אומנם יבול הפירות לכל צמח עשוי להיות נמוך יותר בצמחים קטנים, אך אפשר כך לגדל אותם בצפיפות גבוהה יותר, ולשמור על פריון גבוה במרחב הצמיחה המוגבל.

בניסיון לפתח צמחים קטנים יותר עם גבעולים קצרים, ביצעו החוקרים מוטציות גם בגֵן שלישי שקובע את אורך הגבעול. כך הם פיתחו צמחים קומפקטיים במיוחד, עם תפרחות דחוסות שמפיקות אשכולות הדוקים של פירות. שתי המוטציות הקודמות הבטיחו כבר שיהיה מספר גבוה של פרחים ופירות. כך החוקרים הראו שהתמקדות בשלושה גֵנים בלבד, שקובעים את מועד סיום הצמיחה, את זמן הפריחה ואת אורך הגבעול, מאפשרת לפתח זני עגבניות קומפקטיים עם פירות קטנים, אך בתפוקה גבוהה ומהירה, שיתאימו למגבלות החלל של החקלאות העירונית.

במאמר אחר, שפורסם ב-2018, דיווחו החוקרים על הצלחה בהנדסת תכונותיו של גידול אחר ממשפחת הסולניים, דובדבן היהודים (Physalis grisea). בצורתו הרגילה מדובר בשיח גדול בעל גבעולים ארוכים ועליהם תפרחות של פרחים חד פעמיים, שכל אחד מהם מייצר פרי יחיד. כשיצרו מוטציה בגֵן הקובע את אורך הגבעול, קיבלו צמחים גמדיים אף יותר משיחי העגבניות המהונדסים. צמחי הדובדבן הננסיים פיתחו גבעולים מוקטנים וריכוז גבוה להפליא של פירות בכל אשכול, בלי לפגוע בתכונות חשובות נוספות כמו מספר הפירות ותכולת הסוכר.

האסטרטגיה הזאת מאפשרת הנדסה גנטית מהירה של פירות ממשפחת הסולניים והתאמתם למגבלות המאתגרות של החקלאות העירונית: הצורך ביבול מהיר וחיסכון מרבי במקום. התקווה היא שאפשר יהיה להתאים בדרך דומה גם גידולי פירות אחרים בעלי ערך חקלאי גבוה לשימוש בחוות עירוניות, על ידי מניפולציה על אותם שלושה גֵנים.

במבט לעתיד, השיטה המוצעת, לצד גֵנים נוספים הקשורים למהירות הצמיחה וגודל הצמחים, היא צעד מפתח להרחבת רפרטואר הגידולים המתאימים לחקלאות עירונית. לחלופין, המגוון הגנטי שייצרו יכול להשתלב בקלות בתוכניות גידול מסורתיות. זני עגבניות עם פירות בצבעים, צורות, גדלים ופרופילי טעם טופחו בעבר כדי לפנות לצרכנים. שילוב תכונות כאלה בצמחים שפיתחו החוקרים יאפשר גם שליטה באיכות הפירות הרצויה והורשת התכונות לדורות הבאים.