التكاثر بزراعة الأنسجة

المقال التالى المقال السابق

الرجوع إلى قائمة المقالات

3 - مجالات زراعة الأنسجة والخلايا

توجد أربعة مجالات رئيسية لزراعة الأنسجة والخلايا نجملها فى المجالات التالية:

1- إنتاج بعض المواد الكيماوية العلاجية والمواد الطبيعية.

2- التحسين الوراثى للمحاصيل.

3- الحصول على سلالات خالية من الأمراض.

4- استخدام زراعة الأنسجة كوسيلة سريعة للتكاثر وإنتاج غزير من النباتات.

أولاً: إنتاج المواد الكيماوية الطبية والمواد الطبيعية Production of pharmaceutical and other natural products

كما هو معروف فإن هناك عديد من النباتات التى تنتج مواد طبيعية تعتبر إحدى نواتج عمليات التمثيل الغذائى يقوم الإنسان باستخراجها واستعمالها فى صناعات عديدة أهمها صناعة الدواء وإنتاج الزيوت العطرية ومكسبات النكهة والطعم. والأمثلة على ذلك عديدة نجملها فى الجدول التالى :

جدول (1) يوضح أهم المركبات الفعالة التى تستخرج من النياتات الطبية والعطرية بزراعة الأنسجة

المادة	اسم النبات المستخرجة منه
1- القلويدات
- أتروبين	الأتروبا Atropa belladonna
- أفيدرين	Ephedra Vulgaris
- لينين	Cinchona spp.
- كوكايين	نبات الكولا Erythroxylon coca
-هيوسيامين	السكران Hyscyamus spp.
- ستريكتين	الجوز المقئ Strychnase sp.
- كافين	البن Coffea Arabica
2- الجلوكسيدات
- الأميجدالين	نوى الخوخ والمشمش والبرقوق .
- السالسين	الصفصاف .
- زيت المستطردة	نباتات الفصيلة الصليبية .
3 - الزيوت العطرية	عديد من النباتات
4- الفيتامينات	عديد من النباتات

ولقد أمكن استخدام زراعة الأنسجة لبعض النباتات الطبية مثل الداتورة والسكران والديجتالس لإنتاج المواد الطبية وكذلك بعض النباتات العطرية مثل الريحان والنعناع والعتر لإنتاج الزيوت العطرية وذلك بزراعة أنسجة أو أعضاء مختلفة من تلك النباتات للحصول على نسيج الكلس ثم يستخلص المادة الفعالة منه دون الحاجة لزراعة النبات بأكمله وبذلك يمكن توفير مساحات الأراضى اللازمة لزراعة هذه النباتات وكذلك توفير المجهود الزراعى وكذلك المجهود اللازم لاستخراج هذه المواد من النبات الكامل وربما يكون ذلك التكنيك من الناحية الاقتصادية أكثر نفعاً . ويعتبر هذا المجال من مجالات زراعة الأنسجة الحديثة التى لم تطرق بعد بالقدر الكافى لأنه من المتوقع أن يكون من أهم المجالات لاستخدام زراعة الأنسجة فى المستقبل القريب.

ثانياً: التحسين الوراثى للمحاصيل The genetic improvement of crops :

يخدم تكنيك زراعة الأنسجة والأعضاء والخلايا مربى النبات فى مجالات مختلفة نجمعها فى الآتى:

Embryo development-	- Embryo & Ovary culture
- Induction and isolation of mutation. - Source of variation .	- Cell & tissue culture
- Haploid plants development	- Anther & microspore
- Mutation - Hybridization - Gene transfer	- Protoplasts

أن البحث عن التراكيب الوراثية أو مصادر الاختلافات الوراثية وإنتاج أصناف جديدة لهو الشغل الشاغل لمربى النبات وهو فى صدد هذا الهدف قد يواجه بعدة عقبات يمكن تزليلها بتكنيك زراعة الأنسجة والأعضاء.

1- ثبت أن الأجنة الناتجة من الهجن المتباعدة الآباء لا يتم تكوينها ونضجها مثل الأجنة الناتجة عن الهجن الجنسية والنوعية، تلك الأجنة تعانى من ظاهرة تعرف بظاهرة العقم الأندوسبيرمى Somatoplastic sterility وتنتج من عدم التوازن الكروموسومى لأنسجة الإندوسبرم والجنين فكما هو معروف أن الأجنة لا تتصل مباشرة بالأنسجة الوعائية لنبات الأم ولكن يتم الاتصال عن طريق الإندوسبرم والذى يستقبل المواد الغذائية ثم يقوم بتوصيلها للجنين عن طريق الحيل السرى . وبالفحص السيتولوجى لمثل تلك الأجنة الهجينة ثبت أن الزيجوت ينقسم عدة انقسامات أولية كالمعتاد ثم يتكون فى قاعدة البويضة أى بين الحبل السرى والطرف الكلازى منطقة بها خلايا غير حية تمنع من وصول الغذاء للأندوسبرم وعندئذ يموت نسيج الإندوسبرم والذى يعقبه موت الجنين فإذا أمكن عزل الأجنة الجنسية فى وقت مناسب وتنميتها على بيئة مناسبة فإنه يمكننا الحصول على تلك الأجنة فيما يعرف بزراعة الاجنة Embryo culture وهو هدف عظيم لمربى النبات .

2- عند سعى مربى النبات فى الحصول على قوة الهجين يواجه بعدة مشاكل أهمها طول القترة بين الأجيال والتى تطيل من برامجه فضلاً على صعوبة الحصول على نباتات متماثلة فى صفاتها الوراثية Homozyous لذلك يتطلب منه تأصيل العوامل الوراثية بالتربية الذاتية أو التهجين الذاتى لعدة أجيال فيواجه بأن نباتات الجيل الثالث أوالرابع تكون عديمة الخصوبة مما يوقف من برامجه لذلك فإن حصوله على نبات أحادى المجموعة الكروموسومية Haploid يعتبر من الآمال العظيمة لمربى النبات حيث يمكنه مضاعفتها بالكولشيسين فيحصل على نبات ثنائى المجموعة الكروموسومية وفى نفس الوقت أصيل فى عوامله الوراثية Homozygous وذلك باستخدام مجال زراعة الأنسجة بزراعة المتك أو حبة اللقاح لإنتاج نبات أحادى المجموعة الكروموسومية وفى وقت قصير جداً بالمقارنة بالطريقة التقليدية .

3- من أهم طرق التربية هو البحث عن تراكيب وراثية عن طريق الانتخاب لذلك تصعب تلك المهمة على مربى النبات إذا تضاءلت أمامه وجود مصادر الاختلافات الوراثية أما إن توافرت فيكون أمامه مهمة صعبة وهى عمل Screening لعدد كبير من النباتات وهى مهمة ولكن باستخدام تكنيك زراعة الأنسجة ومعلقات الخلايا يمكن لمربى النبات معملياً أن يتعامل مع عشيرة كبيرة جداً فى فى طبق بترى فيسهل عليه مهمة الانتخاب إذ أن الانتخاب سوف يجرى على مستوى الخلية وليس على مستوى النبات الكامل وفى هذا المجال يمكن لمربى النبات أن ينتخب لصفات عديدة مقل مقاومة الأمراض ، مقاومة الملوحة ، مقاومة سُمية المبيدات ، مقاومة النيماتودا ، مقاومة الجفاف .. الخ. ويتم ذلك بالحصول على مزارع للخلايا ثم تعامل بسموم الفطر المسبب للمرض أو بتركيزات عالية من الملح أو بتركيزات مختلفة للمبيد ثم تنتخب الخلايا التى تقاوم الصفة المرغوبة فتنتقل إلى بيئة غذائية لتكوين الكلس ثم يوجه الكلس نحو تخليق الأعضاء الخضرية والجذرية وبذلك يمكن الحصول على نبات كامل كما يمكن بنفس التكنيك استحداث الطفرات وعزلها .

4- قد يصعب على مربى النبات إجراء التهجينات الجنسية والنوعية عند الرغبة فى نقل صفة ما من نبات إلى آخر لكن عن طريق التكنيك الجديد وهو ما يعرف بتكنيك الهندسة الوراثية وزراعة البروتوبلاست يمكن إجراء تلك التهجينات فضلاً على إمكانية عزل جين بمفرده ونقله ليدمج مع المادة الوراثية لنبات مراد إدخال صفة ما فيه بالإضافة إلى إمكان نقل أى مادة وراثية معزولة من أى كائن حى إلى النبات وقد كان وذلك بالطبع مستحيل باستخدام الطرق التقليدية.

ثالثاً : الحصول على سلالات خالية من الأمراض Pathogen free plants :

تصاب كثير من النباتات بالأمراض الفيروسية ويبذل الدارسون جهداً كبيراً للحصول على نباتات خالية من الإصابة ويستخدم تكنيك زراعة الأنسجة فى الحصول على تلك النباتات بطرق عدة:

1- زراعة القمم النامية حيث وجد أن الفيرس ينتقل بصعوبة وبطء إلى قمم النباتات وبالتالى فهى غالباً ما تكون خالية من الفيرس خاصة إذ عزلت بأحجام ميكروسكوبية تصل إلى 0.2 – 0.5 ملليميتر وزراعتها للحصول منها على نبات كامل .

2- الحصول على نباتات خالية من الفيروس فقد تمكن Murashige et al 1968 من الحصول على نباتات خالية من الفيروس من نسيج النيوسلة لبعض النباتات أحادية الأجنة Monoembryonic فى الموالح (الشادوك) وفى تلك الحالة أمكن إنتاج نباتات خالية من الفيروس وفى نفس الوقت مشابهة للأم من حيث الصفات أنها أجنة جسمية.

3- استخدام التطعيم الدقيق نظراً لصعوبة الحصول على نبات كامل من زراعة القمة النامية مباشرة على بيئة غذائية فى بعض النباتات فقد استحدث هذا التكنيك Shoot tip micrografing وذلك بزراعة بذور الأصل فى الظلام ثم عزل القمة النامية بطول 0.14 – 0.18 ملليميتر وتطعيمها على بادرة الأصل وبذلك نحصل على شتلة مكونة من أصل وطعم وخالية من الفيروس بعد عدة أسابيع.

رابعاً: استخدام زراعة الأنسجة كوسيلة سريعة للتكاثر Rapid clonal multiplication

نظراً لأن طريقة التكاثر الخضرى بالوسائل التقليدية ليست سريعة بالدرجة الكافية لمواجهة الطلب المتزايد على النباتات خاصة نباتات الزينة فإن أسعار تلك النباتات فى الزيادة فى جميع بلدان العالم مما دفع الكثير إلى استخدام تكنيك زراعة الأنسجة لتوفير تلك الأعداد من النباتات بسعر مناسب فى حيز محدود. كما نجح إكثار بعض النباتات الصعبة الإكثار والغالية مثل الأوركيد بذلك التكنيك كما أمكن إنتاج أعداد كبيرة من نخيل البلح والذى يمتاز بقلة خروج الفسائل عليه وارتفاع أثمانها .