الذرة الرفيعة

يرتبط نبات الذرة الرفيعة ارتباطًا وثيقًا بالذرة والدخن ضمن مجموعة PACMAD من الأعشاب ، ويرتبط ارتباطًا أبعد بالحبوب من مجموعة BOP مثل القمح والشعير . ^{[ 23 ]}

تم استئناس الذرة الرفيعة (S. bicolor) من سلفها البري قبل أكثر من 5000 عام في شرق السودان ، في منطقة نهري عطبرة وجاش . ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]} وقد عُثر عليها في موقع أثري بالقرب من كسلا في شرق السودان، يعود تاريخه إلى ما بين 3500 و3000 قبل الميلاد ، ويرتبط بثقافة مجموعة بوتانا النيوليثية . ^{[ 28 ]} ويُعرض خبز الذرة الرفيعة الذي عُثر عليه في مقابر مصر ما قبل الأسرات ، والذي يعود تاريخه إلى حوالي 5100 عام، في المتحف المصري في تورينو ، إيطاليا. ^{[ 24 ]} 

كان النوع ثنائي اللون أول الأنواع التي تم استئناسها ؛ إذ كان يتميز بقشوره الكثيفة التي كان لا بد من إزالتها بالقوة. قبل حوالي 4000 عام ، انتشر هذا النوع إلى شبه القارة الهندية، ووصل إلى غرب إفريقيا قبل حوالي 3000 عام. ^{[ 25 ]} تطورت أربعة أنواع أخرى من خلال الزراعة لتصبح ذات حبوب أكبر حجماً وسهلة الدراس، مما سهّل عمليات الحصاد وزاد من إنتاجيتها. هذه الأنواع هي: الذرة المذنبة في منطقة الساحل ؛ والذرة العادية، على الأرجح في الهند؛ والذرة الغينية في غرب إفريقيا (التي وصلت لاحقاً إلى الهند)، ومن سلالة الذرة الأرجوانية نشأت أصناف جنوب إفريقيا. ^{[ 25 ]} ساهمت الظروف الأكثر رطوبة في أجزاء من القرن الأفريقي بين 2500 و1000 عام مضت في دعم توسع زراعة الذرة الرفيعة، وساهمت في تطور مجتمعات زراعية معقدة مثل أكسوم . ^{[ 29 ]}

في العصور الوسطى، ساهمت الثورة الزراعية العربية في نشر الذرة الرفيعة ومحاصيل أخرى من أفريقيا وآسيا في جميع أنحاء العالم العربي وصولاً إلى الأندلس في إسبانيا. ^{[ 30 ]} وظلت الذرة الرفيعة الغذاء الرئيسي لمملكة العليقية في العصور الوسطى ومعظم ثقافات جنوب الصحراء الكبرى قبل الاستعمار الأوروبي. ^{[ 31 ]}

تُعرف أصناف الذرة الرفيعة الطويلة ذات المحتوى العالي من السكر باسم الذرة الرفيعة الحلوة ؛ وهي مفيدة في إنتاج شراب غني بالسكر وكعلف للحيوانات. ^{[ 32 ] [ 33 ]} كانت الذرة الرفيعة الحلوة ذات أهمية كبيرة لتجارة السكر في القرن التاسع عشر. ^{[ 34 ]} ارتفع سعر السكر بسبب انخفاض الإنتاج في جزر الهند الغربية البريطانية وزيادة الطلب على الحلويات ومربى الفاكهة ، وكانت الولايات المتحدة تبحث بنشاط عن نبات سكري يمكن إنتاجه في الولايات الشمالية. واعتُبرت الذرة الرفيعة الحلوة، المعروفة باسم "قصب السكر الصيني"، نباتًا واعدًا للإنتاج في جزر الهند الغربية. ^{[ 35 ]}

معظم أصناف الذرة الرفيعة مقاومة للجفاف والحرارة، وفعّالة في استخدام النيتروجين ، ^{[ 36 ]} وتُزرع بشكل خاص في المناطق القاحلة وشبه القاحلة حيث تُعدّ الحبوب من المحاصيل الأساسية للفقراء وسكان الريف. كما تُستخدم هذه الأصناف كعلف في العديد من المناطق الاستوائية. تُعدّ الذرة الرفيعة ثنائية اللون (S.  bicolor) محصولًا غذائيًا في أفريقيا وأمريكا الوسطى وجنوب آسيا ، وهي خامس أكثر محاصيل الحبوب شيوعًا في العالم. ^{[ 37 ] [ 38 ]} وعادةً ما يزرعها صغار المزارعين في البلدان النامية دون استخدام الأسمدة أو أي مدخلات أخرى. ^{[ 39 ]} ويستفيدون من قدرة الذرة الرفيعة على منافسة الأعشاب الضارة بفعالية، خاصةً عند زراعتها في صفوف متقاربة. تُكافح الذرة الرفيعة الأعشاب الضارة بنشاط عن طريق إنتاج السورغوليون، وهو ألكيل ريزورسينول . ^{[ 40 ]}

ينمو الذرة الرفيعة في نطاق واسع من درجات الحرارة. فهو يتحمل الارتفاعات العالية والتربة السامة، ويمكنه استعادة نموه بعد فترات الجفاف. ^{[ 32 ]} يتراوح نطاق درجة الحرارة الأمثل لنموه بين 12 و34 درجة مئوية (54-93 درجة فهرنهايت) ، ويستمر موسم نموه حوالي 115-140 يومًا. ^{[ 41 ]} كما ينمو في أنواع مختلفة من التربة، من الطينية الثقيلة إلى الرملية، ويتحمل درجات حموضة تتراوح بين 5.0 و8.5. ^{[ 42 ]} ويتطلب حقلًا صالحًا للزراعة تُرك بورًا لمدة عامين على الأقل، أو حقلًا تمت فيه دورة زراعية مع البقوليات في العام السابق. ^{[ 43 ]} ويمكن لدورة زراعية متنوعة لمدة عامين أو أربعة أعوام أن تُحسّن إنتاجية الذرة الرفيعة، مما يجعلها أكثر مقاومة لظروف النمو غير المستقرة. ^{[ 44 ]} وتتشابه العناصر الغذائية التي يحتاجها الذرة الرفيعة مع محاصيل الحبوب الأخرى، حيث يحتاج إلى النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم للنمو. ^{[ 45 ]}  

قام المعهد الدولي لبحوث المحاصيل للمناطق الاستوائية شبه القاحلة بتحسين محصول الذرة الرفيعة باستخدام أساليب التحسين الوراثي التقليدية وممارسات الإدارة المتكاملة للموارد الوراثية والطبيعية. ^{[ 46 ]} ويُزرع حوالي 194 صنفًا محسنًا في جميع أنحاء العالم. ^{[ 47 ]} وفي الهند ، أدت الزيادة في إنتاجية الذرة الرفيعة الناتجة عن الأصناف المحسنة إلى تحرير 7 ملايين هكتار (17 مليون فدان) من الأراضي، مما مكّن المزارعين من تنويع محاصيلهم لتشمل محاصيل نقدية ذات دخل مرتفع وتحسين سبل عيشهم. ^{[ 48 ]} وتُستخدم الذرة الرفيعة بشكل أساسي كعلف للدواجن، وكذلك كعلف للماشية وفي صناعة الجعة. ^{[ 49 ]}  

• 
  حصاد الذرة الرفيعة على شاطئ بحيرة هايك ، إثيوبيا، 2012
• 
  حصاد الذرة الرفيعة في أوكلاهوما، الولايات المتحدة الأمريكية، باستخدام حصادة مركبة
• 
  تجفيف الذرة الرفيعة في الهواء الطلق، أوغندا، 2020
• 
  نساء يجففن بذور الذرة الرفيعة عن طريق رميها في صوانٍ، 2022

تُشكل أضرار الحشرات تهديدًا كبيرًا لنباتات الذرة الرفيعة. إذ تُلحق أكثر من 150 نوعًا من الحشرات الضرر بالمحاصيل في مراحل نموها المختلفة، مما يؤدي إلى خسائر كبيرة في الكتلة الحيوية. ^{[ 50 ]} وتتعرض حبوب الذرة الرفيعة المخزنة لهجمات آفات حشرية مثل خنفساء حفار الحبوب الصغيرة . ^{[ 51 ]} وتُعد الذرة الرفيعة عائلًا لنبات سترغا هيرمونثيكا الطفيلي ، المعروف أيضًا باسم عشبة الساحرة الأرجوانية، والذي يُمكن أن يُقلل من الإنتاج. ^{[ 52 ]} كما تُصاب الذرة الرفيعة بمجموعة متنوعة من مسببات الأمراض النباتية . ويُسبب فطر كوليتوتريشوم سوبلاينولوم مرض الأنثراكنوز . ^{[ 53 ]} ويُهاجم فطر الإرغوت السام الحبوب، مما يُشكل خطرًا على صحة الإنسان والماشية. ^{[ 54 ]} وتُنتج الذرة الرفيعة إنزيمات الكيتيناز كمركبات دفاعية ضد الأمراض الفطرية . ويُؤدي إدخال جينات إضافية من إنزيمات الكيتيناز إلى زيادة مقاومة المحصول للأمراض. ^{[ 55 ]}

• 
  يُعدّ حفار الحبوب الصغير آفة خطيرة تصيب الذرة الرفيعة.
• 
  أجسام فطر Colletotrichum sublineolum ، المسبب لمرض الأنثراكنوز ، على الذرة الرفيعة الحلوة
• 
  أوراق الذرة الرفيعة تظهر عليها آثار تلف الأنثراكنوز

تم تحديد تسلسل جينوم S.  bicolor بين عامي 2005 و2007. ^{[ 56 ] [ 57 ]} يُعتبر عمومًا ثنائي الصبغيات ويحتوي على 20 كروموسومًا، ^{[ 58 ]} ومع ذلك، توجد أدلة تشير إلى أصل رباعي الصبغيات لـ S.  bicolor . ^{[ 59 ]} يبلغ حجم الجينوم حوالي 800 مليون زوج قاعدي . ^{[ 60 ]} 

قدم باترسون وآخرون (2009) تجميعًا جينوميًا بحجم 739 ميجابايت . قاعدة البيانات الجينومية الأكثر استخدامًا هيقاعدة بيانات SorGSD من إعداد لو وآخرون ، 2016. يتوفر أطلس التعبير الجيني من شاكور وآخرون ، 2014، ويضم 27577 جينًا . لأغراض التربية الجزيئية (أو غيرها)،تم إنشاء مصفوفة SNP بواسطة بيكيلي وآخرون ، 2013، وهي مصفوفة Infinium تضم 3K SNP من شركة Illumina. ^{[ 61 ]}

يمكن استخدام التحويل الوراثي بواسطة بكتيريا الأغروبكتيريوم على الذرة الرفيعة، كما هو موضح في تقرير صدر عام 2018 حول نظام تحويل وراثي كهذا. ^{[ 62 ]} وقد طورت دراسة أجريت عام 2013 مصفوفة SNP للتكاثر الجزيئي ، وتم التحقق من صحتها . ^{[ 61 ] [ 63 ]}

في عام 2013، بدأت الصين بشراء الذرة الرفيعة الأمريكية كعلف تكميلي للماشية إلى جانب الذرة المزروعة محلياً. واستوردت ما  قيمته مليار دولار أمريكي تقريباً سنوياً حتى أبريل 2018، حين فرضت رسوماً جمركية انتقامية في إطار حرب تجارية . ^{[ 66 ]} وبحلول عام 2020، تم إلغاء الرسوم الجمركية، وزادت أحجام التجارة ^{[ 67 ]} قبل أن تنخفض مجدداً مع بدء الصين شراء الذرة الرفيعة من دول أخرى. ^{[ 68 ]} اعتباراً من عام 2020، أصبحت الصين أكبر مستورد للذرة الرفيعة في العالم، حيث تستورد كمية تفوق ما تستورده جميع الدول الأخرى مجتمعة. ^{[ 67 ]} كما تساهم المكسيك بنسبة 7% من الإنتاج العالمي للذرة الرفيعة. ^{[ 69 ]}

يُستخدم الذرة الرفيعة على نطاق واسع كغذاء للحيوانات والنباتات. كما يُستخدم في صناعة المشروبات الكحولية . ^{[ 10 ]} ويمكن تحضيره على هيئة كسكس ، أو عصيدة، أو خبز مسطح مثل خبز جولادا روتي الهندي أو التورتيلا؛ كما يمكن تحميصه في زيت ساخن لصنع فشار أصغر من فشار الذرة. ولأنه خالٍ من الغلوتين، يُمكن استخدامه في الحميات الغذائية الخالية من الغلوتين . ^{[ 76 ]}

في جنوب أفريقيا، يُصنع بيرة مالوا الحامضة المميزة من الذرة الرفيعة أو الدخن. تتضمن العملية تخمير الحبوب المهروسة ببكتيريا حمض اللاكتيك ، ثم تخميرها بواسطة الخمائر البرية الموجودة على الحبوب. ^{[ 77 ]} في الصين وتايوان، تُعد الذرة الرفيعة أحد المكونات الرئيسية لمشروب كاوليانغ الكحولي ، وهو نوع من مشروب بايجيو الكحولي المقطر عديم اللون . ^{[ 78 ] [ 79 ]} في أوغندا ، تُستخدم الذرة الرفيعة كمكون في أنغوديك ، وهو طعام تقليدي لشعب كاراموجونغ . ^{[ 80 ]}

في دولٍ منها الولايات المتحدة ، تُعصر سيقان أنواع الذرة الرفيعة الحلوة في عصارة قصب السكر لاستخراج عصير حلو يشبه دبس السكر . يُباع هذا العصير كشراب، ^{[ 81 ] [ 82 ] [ 83 ]} ويُستخدم كمادة خام لصنع الوقود الحيوي. ^{[ 84 ]}

• 
  بيرة الذرة الرفيعة ، أومالوفو جيليا ، تخمير في القرع ، ناميبيا
• 
  زجاجة من مشروب كاوليانغ الكحولي
• 
  بوروكوتو ، بيرة محلية الصنع باستخدام ذرة غينيا في نيجيريا
• 
  عصارة قصب الذرة الرفيعة التي تجرها الخيول أثناء العمل في ولاية كارولينا الشمالية
• 
  مرطبان من شراب الذرة الرفيعة الحلو
• 
  مكانس مصنوعة من سيقان السنابل

• 
  عجينة الذرة الرفيعة في وعاء من القرع لدى شعب ديدينجا في جنوب السودان
• 
  خبز جولادا روتي المسطح، كارناتاكا ، الهند
• 
  فشار الذرة والذرة الرفيعة المنتفخة
• 
  علف الذرة الرفيعة ، ماهاراشترا ، الهند

يمكن استخدام الذرة الرفيعة لإنتاج وقود الإيثانول كبديل للذرة . نسبة الطاقة اللازمة لإنتاج الإيثانول مماثلة لتلك الخاصة بقصب السكر ، وأعلى بكثير من تلك الخاصة بالذرة. ^{[ 85 ]} يمكن تخمير الكربوهيدرات المستخلصة بسهولة إلى إيثانول نظرًا لبنيتها السكرية البسيطة. تحتوي المخلفات على طاقة كافية لحرقها لتشغيل مرافق معالجة الإيثانول المستخدمة في إنتاج الوقود. ^{[ 86 ]} اعتبارًا من عام 2018، أصبحت تكاليف الإنتاج (بما في ذلك سعر المنتج، ^{[ 87 ]} وتكاليف النقل والمعالجة) منافسة لتكاليف الذرة، ^{[ 88 ]} بينما تتطلب الذرة الرفيعة كمية أقل من الأسمدة النيتروجينية مقارنةً بالذرة. ^{[ 89 ]} لتحويلها إلى وقود إيثانول، يُركز عصير الذرة الرفيعة في شراب للتخزين طويل الأمد، ثم يُخمر في عملية تخمير دفعية. ^{[ 90 ]}

يمكن استخدام سيقان أصناف الذرة الرفيعة الحلوة، والتي تسمى سورغو أو سورغو وهي أطول من تلك التي تزرع للحبوب، كعلف أو سيلاج ولإنتاج الإيثانول. ^{[ 91 ]}

في نيجيريا ، تُستخدم أغلفة الأوراق الحمراء المطحونة لنبات الذرة الرفيعة في صبغ الجلود، بينما في الجزائر ، تُستخدم الذرة الرفيعة في صبغ الصوف. ^{[ 92 ]}

في الهند، تُستخدم سيقان السنابل كشعيرات للمكانس . ^{[ 93 ]}

تتمتع بذور الذرة الرفيعة وبقايا قصب السكر بالقدرة على إنتاج حمض اللاكتيك عن طريق التخمير، والذي يمكن استخدامه لصنع حمض البوليلاكتيك ، وهو راتنج حراري قابل للتحلل الحيوي. ^{[ 94 ]}