ד"ר ישראלה ולרשטיין, חוקרת המחלקה, עוסקת בחקר מנגנון הפריחה ובהכוונת הפריחה למועד הרצוי לשיווק פרחי קטיף מישראל. עבודת המחקר שלה מתאפיינת ביכולת שילוב בין הנושא המדעי והמחקר הבסיסי לדרישות המגדלים, לקבלת מוצר איכותי בתנאים כלכליים מועדפים.

מזה שנים מספר עוסקים ישראלה ואנשי צוותה - בוריס מצ'ניק ודיאנה ליבמן - בנושא הכוונת פרחי קיץ לפריחה בחורף באמצעות שימוש באור מלאכותי להארכת היום בשיטות שונות. בשנים האחרונות הייתה לישראלה "הארה", והיא החליטה לבחון את השפעת ההעשרה של הצמח בפיטוכרום, החלבון המעורב בקליטת האור לצורך פריחה, על תגובת הפריחה של צמחי קיץ בחורף. מהלך החשיבה הוביל לפיתוחה של שיטה מקורית, המבוססת על העברת הגן המכיל את הפיטוכרום, את הפיטוכרום לפרחי קיץ באמצעות הנדסה גנטית ולפריצת דרך מעשית וחסכנית בגידול של פרחי הקיץ בחורף בישראל.

ישראלה, מהן הדרישות המיוחדות לגידול פרחי קיץ בחורף בישראל?

"רוב צמחי הקיץ הם צמחי יום ארוך, הדורשים לפריחתם עוצמות גבוהות של קרינת שמש. בארץ, היום הטבעי בחורף קצר (בחודשים דצמבר-ינואר - 10 שעות אור בלבד) ואינו מספיק להשראת פריחה. גם עוצמת הקרינה הטבעית בחורף נמוכה מדי לצורך הפריחה.

צמח ההיפריקום בתנאי יום טבעי התמונה צולמה באפריל בחוות הבשור באורך יום טבעי. מימין מועשרים בפיטוכרום ומשמאל ללא העשרה

"התאורה המלאכותית היא פתרון מעשי, אך איננו מושלם. התאורה שאנחנו משתמשים בה לצורך הארכת היום בחורף ניתנת בעוצמה נמוכה מאוד יחסית לקרינת השמש, ולכן השפעתה על הפריחה איטית ולא אחידה בהשוואה לפריחה קיצית.
"כדי להפריח פרחים כמו סולידגו, היפריקום, גבסנית, פלוקס, ליזיאנתוס, אסקלפיאס, טרכליום, אסתר ואחרים בין הסתיו לאביב בישראל, נדרשים תנאים של יום ארוך. כלומר, מספר רב של שעות אור ועוצמות קרינה גבוהות. עוצמות האור ומרכיבי האור המלאכותי שונים מאלה של אור השמש. עוצמות הקרינה המלאכותית בשטחי מגדלים הן בסדר גודל של 1 µmol m^-2 s^-1 (מיקרו אינשטיין) לעומת 2000 µmol m^-2 s^-1 באור השמש בקיץ. עוצמות הקרינה ביום שמש בחורף הן בסדר גודל של600 µmol m^-2 s^-1 , וביום מעונן זה יורד לכדי 150 µmol m^-2 s^-1 . קרינה זו מספיקה לפוטוסינתזה ולהתפתחות וגטטיבית טובה, אבל לא לפריחה."

במה התמקדתם?

"ראשית, התמקדנו בבקרת התאורה המלאכותית, חיפשנו את הספקטרום ומשטרי ההארה הנכונים שיאפשרו את השראת הפריחה באופן יעיל למרות המגבלות שהזכרתי ויתאימו לדרישות הספציפיות של הצמחים השונים."

כיצד התקדמתם מכאן?

"הרחבנו את המגוון של ספקטרום האור על-ידי הכנסת נורת הפלורוסנט (אוזרם 827-41) לשימוש חקלאי. עד אז היה נהוג בארץ להשתמש בנורת הלהט במשטר של הארכת יום. הרכב הספקטרום שמשרה פריחה כולל אור אדום ואדום-רחוק. נורת הלהט מכילה את שניהם ועשירה יחסית באדום-רחוק ואילו נורת הפלורוסנט מכילה אדום אבל חסרה אדום-רחוק (השפעתה הייחודית בחוסר האדום-רחוק). בין שתי הנורות יש הבדל גם ביעילות של ניצול החשמל, בעלות הקנייה ובאורך החיים."

אם כך, האם מנורת הפלורוסנט החליפה את נורות הלהט?

"לכל נורה התאמנו את משטר ההארה המקנה לה יתרון, כשהשימוש בנורה זו או אחרת דורש התאמה לגידול. המטרה הייתה לאפשר לכל מגדל לערוך חישוב כלכלי שיצדיק שימוש באחת הנורות בגידול שלו.
"מתוך הניסויים שערכנו עם כמה גידולים עולה שככלל (עם יוצאים מהכלל), נורת הלהט יעילה ביצירת תנאי יום ארוך לפריחה כשמשתמשים בה כדי להמשיך את היום (בהמשך לשקיעה), או לחלופין כדי להקדים את היום (על-ידי הארה בסוף הלילה עד הזריחה). נורת הפלורוסנט יעילה מאד להארה באמצע הלילה (לשבירת לילה), ומשך זמן שבירת הלילה קצר באופן ניכר ממשך הזמן של המשכת היום או הקדמתו בעזרת נורת הלהט. חשוב להעיר, שהשוני בתגובה לשתי הנורות משתנה בהתאם לתנאי היום הטבעי. מקסימום ההבדל בין שתיהן בא לידי ביטוי במרכז החורף, כשתנאי היום הטבעי מאוד לא מתאימים לפריחת צמחי יום ארוך."

כיצד נבחן יישום המחקר בגידולים השונים?

התמונה צולמה ביוני בחממת גידול באורך יום טבעי. מימין מועשר בפיטוכרום ומשמאל ללא העשרה

"נעשתה עבודת מחקר רבה כדי להתאים את סוג הנורה ומשטר ההארה לצמחים רבים. לדוגמה, בהיפריקום ובטרכליום, שבהם ההכוונה של תהליך הפריחה נעשית באמצעות יום ארוך בלבד, אנחנו ממליצים להשתמש בשבירת לילה עם נורת פלורוסנט. יש צמחים כמו פלוקס, שבהם שני המרכיבים העיקריים של תהליך הפריחה - קרי התפתחות ענף הפריחה והתפתחות הפרחים - מזורזים על-ידי יום ארוך ומתחרים זה בזה. כלומר תנאי יום ארוך עשויים להשרות פריחה לפני שהענף הגיע לאורך רצוי. כדי לאפשר התארכות טובה של ענפי הפריחה לפני הפריחה נחוץ לשבור את הלילה בנורות פלורוסנט למשך שעה אחת כל זמן שענף הפריחה מתפתח לאורך רצוי, ורק אחר-כך מאריכים את שבירת הלילה לשעתיים כדי לזרז את התפתחות הפרחים.
"סולידגו ואסתר דורשים יום ארוך להתפתחות ענף הפריחה ויום קצר לפריחה. בסולידגו מצאנו שתנאי יום ארוך מתונים מאפשרים התפתחות ענף טובה ועיכוב מינימלי בפריחה, ולכן אנחנו ממליצים לשבור את הלילה בנורת להט למשך שעתיים במשך כל מחזור הגידול. באסתר יש צורך בתנאי יום ארוך חזקים בזמן התארכות הענף, ולכן בתקופה זו אנחנו ממליצים על הארכת היום בנורות להט ואילו בתקופת התפתחות הפרחים, וכדי למנוע עיוורון במרכז החורף, אנחנו מאטים את התפתחות הפרחים על-ידי הארכת יום מתונה ל14 שעות אור בעזרת נורת להט."

אם יש פתרונות מעשיים לגידולם של פרחי קיץ בחורף - מה הניע אותך בכל זאת לחפש פתרונות אחרים?

"כי בכל המניפולציות שעשיתי, עם הנורות השונות ומשטרי התאורה, לא הצלחתי לקבל פריחה מוקדמת, יבול ואיכות כמו אלה שמתקבלים באופן טבעי בקיץ ובאביב. המסקנה הייתה שבמגבלות הקיימות, במקום לשחק במקור האור, צריך לבחון את האפשרות לייעל את קליטת האור על-ידי הצמח גם בתנאים של עוצמות אור נמוכות יחסית. החלטתי להתמקד בשאלה כיצד בעוצמות אור נמוכות אפשר לגרום לצמח לקלוט את כמות האור המיטבית להשראת פריחה."

מהו ההסבר המדעי להנחה שאפשר לשפר את קליטת האור על-ידי הצמח?

"בצמח יש כמה קולטני אור (פוטורצפטורים), שהמרכזי שבהם מבחינת הפריחה הוא הפיטוכרום. הפיטוכרום הוא קבוצה של קולטנים המגיבים לאור אדום ואדום רחוק. מתוכם A וB- ידועים כמעורבים בהכוונת פריחה. הפיטוכרום קולט פוטונים של אור; יותר מולקולות של פיטוכרום פירושן קליטה של יותר פוטונים. לכן הנחנו שהעשרה של הצמח בפיטוכרוםA או B תגרום לקליטה מוגברת של אור ולתגובה חזקה יותר גם במצב של עוצמות אור נמוכות יחסית."

כיצד "מעשירים" את הצמח בפיטוכרום?

"הפיטוכרום הוא גן טבעי שהצליחו לבודד מצמחים רבים. באמצעות הנדסה גנטית החדרנו גן פיטוכרום שבודד מצמח אחר לגנום של הצמח שבו טפלנו ובכך הפכנו אותו לחלק בלתי נפרד מהתכונות הגנטיות של צמח זה."

האם השיטה כבר הוכיחה את עצמה?

"השיטה הוכיחה את עצמה באופן מלא בצמח האסתר, והיא נבחנת עכשיו בהיפריקום ובפלוקס. לבחינת השפעת הטרנספורמציה על האסתר נבדקו הצמחים בתנאים מסחריים בחוות הבשור. מצאנו שבשיטות ובתנאים אלה אפשר לגדל את האסתר בחורף ללא תוספת תאורה מלאכותית ולקבל יבולים גבוהים, באיכות ובכמות טובות מאלה המתקבלות היום עם תאורה מלאכותית. בהיפריקום ופלוקס אנחנו נמצאים בדרך הנכונה. קיבלנו תוצאות טובות, אבל עדיין לא סיימנו את העבודה."

מה התחזית ליישום מסחרי של תוצרי המחקר?

"הקושי בישום הממצאים נעוץ בתהליך של מסחור מוצרים טרנסגניים, ולכן לדאבוני עדין לא הגענו לשלב זה. עם זאת, חשוב לציין שהפיטוכרום הוא גן טבעי המצוי בצמחים רבים וניתן להעשיר צמחים בפיטוכרום בשיטות של הכלאה המאפשרות מסחור פשוט של המוצרים. המחקר שלנו הוכיח את יתרון ה'העשרה', וההמשך הוא פיתוח שיטות מיון נוחות לנבטים של תוצרי הכלאה - כדי לקצר את הדרך למוצר הרצוי גם בשיטות קונוונציונליות.
"לסיכום, חשוב לי להודות לכל אלה שסייעו ותרמו להצלחת המחקרים שבהם אני עוסקת. ובראש וראשונה לעוסקים במלאכה עצמה - אנשי הצוות שלי ואנשי חוות הבשור, וכמובן לאלה שסייעו במימון המחקר: המדען הראשי של משרד החקלאות ומועצת הפרחים."

"עולם פורח" גליון 13, 56-54. (2002)