مقدمة
لقد أصبح علم زراعةالأنسجة من أهم التقنيات الحديثة المستخدمة فى الزراعة وذلك لما له فوائدعديدة فى مواجهة المشاكل الزراعية على المستوى المحلى فى مصر وعلى المستوىالعلمى.
وقد حقق علم زراعة الأنسجة انتشارا واسعا بين العلوم المختلفة التىتهتم بدراسة الكائن الحى ومراحل تطوره المتعاقبة كما أنه ساهم فى تقدم العديد منالدراسات فى مجالات العلوم المتعددة والتى ليس بآخرها علم الهندسة الوراثية .
ما هو المقصود بزراعة الأنسجة النباتية ؟
يمكن تعريف زراعة الأنسجةبأنه علم يتألف من عدد من الطرق المختلفة لإنماء الأعضاء النباتية أوالأنسجة أو الخلايا على بيئات صناعية أمكن تركيب محتوياتها فى المعمل و يتم النموفى ظروف متحكم فيها و قد شغل هذا العلم الجديد العديد من العلماء و الباحثين فىالعالم خلال الثلاثين سنة الأخيرة و أجريت العديد من الأبحاث الأكاديمية كانت مننتيجتهـا زيادة الفهم عن كيفية تمييز و كشف و تكوين الأعضاء أو الأجزاء النباتيةالمفصولة والمنماة فى البيئات الصناعية و أدت أيضاً إلى ابتكار العديد من الطرقالحديثة فى هذا المجال و أمكن توجيه تلك الأبحاث الأكاديمية لخدمة النواحيالتطبيقية فى سبيل تطوير الإنتاج الزراعي والتغلب على العديد من المشاكل التي تواجهإنتاج تقاوي الحاصلات الزراعية الاقتصادية الهامة.
وفى الوقت الحالى انتشرتالمعامل التجارية التي تستخدم أسلوب زراعة الأنسجة فى العديد من الدول المختلفة ومنبينها مصر التي لم تتخلف عن هذا الركب .
فوائد زراعة الأنسجة
- إكثارالنباتات التى يصعب إكثارها بالطرق المعتادة فى وقت قصير .
- تربية النباتاتالمرغوبة والحصول على طفرات أو هجن جديدة جيدة الصفات .
- الحصول على سلالاتخالية من الفيروس .
- استخدام الهندسة الوراثية بصورة أكثر سهولة بإدخال أو نقلصفات جيدة مرغوبة كمادة الى نواة الخلية الأم .
- إنتاج المواد العطرية والطبيةالنادرة بطريقة اقتصادية فى المعمل .
ولا تقتصر أهمية علم زراعة الأنسجةالنباتية على هذا فقط بل تمتد إلى أنها تعتبر الوسيلة الفريدة التى لم تكن فىمتناول العلماء من قبل لدراسة فسيولوجيا النباتات والتطوير البيولوجى للكائنالنباتى الحى من صور بسيطة إلى صور متراكبة معقدة البناء ولكنها متوافقة الوظائف .
تزداد أهمية هذا العلم مع التطوير التكنولوجى وبخاصة الثورة العلميةالهائلة فى مجال الهندسة الوراثية التى تشمل التعرف الدقيق والمحدود على الجيناتالوراثية التى تحكم سلوك وصفات الكائن الحى فى مراحل تطورة المختلفة وما يتلو هذامن محاولة تعديل التركيب الجينى ليتوافق مع البيئة التى يعيش فيها ولتتواءم معرغبات الشعوب . وزراعة الأنسجة النباتية فى المعمل تحت ظروف خالية من إمكانيةالتلوث بهدف الوصول إلى تلك الأهداف وهو ما يعرف بتكنيك زراعة الأنسجة ويستعملمصطلح Tissue Culture للدلالة على زراعة أى جزء نباتى على بيئة صناعية فى المعملوقد تكون الزراعة زراعة خلية أو مجموعة خلايا أو زراعة الأعضاء أو أجزاءها أو زراعةالبروتوبلاست
مكونات البيئة المستخدمة فى الزراعة
يلزم القول بأنهلا توجد بيئة تصلح لجميع أنواع المزارع ويلزم على الباحث أن يسلك طريق التجربةللوصول لأحسن بيئة بالنسبة للغرض المطلوب وبصفة عامة فالبيئة يجب أن تحتوى على :
أولاً .. العناصر الأساسية أو المغذيات الضرورية الكبرى منها مثل الهيدروجينوالأكسجين ( الماء ) ـ الكربون ( السكروز أو الجلوكوز ) النيتروجـين ( نترات أوأمونيا ) ـ فوسفور ـ كالسيوم ـ بوتاسـيوم ـ مغنسيوم ـ كبريت ـ صوديـوم ـكلـور.
ثانياً .. المغذيـات الصغـرى كالبـورون والمنجنيـز والحـديد ( فى صورة EDTA ) اليود والموليبدنيم والكوبالت والنحاس والزنك.
ثالثا .. الفيتامينات مثل Pyridoxine – Thiamine – Nicotinic acid
رابعاً .. منظمات النمو مثل الأكسينات NAAأو 2.4-D والسيوكينيات مثل الكينتين وتتم عملية الصلابة للبيئة باستخدام الأجارالأكثر شيوعاً فى الاستخدام .
وفى السنوات الأخيرة أنتشر استخدام تكنيكزراعة الأنسجة تجاريا على نطاق واسع وأهم النباتات المستخدمة : الفراولة والموزوالتفاح من الفاكهة والبطاطس والبطاطا والباذنجان من الخضر واللافندر والنعناع منالنباتات العطرية
شروط نجاح زراعة الأنسجة
لكى تتم عمليةزراعة الأنسجة بنجاح يجب أن تتوافر فى المعمل عناصر ضرورية وأهم شرطين يجب توافرهما : النظام والنظافة حتى يتم فصل الجزء المراد زراعته من النباتات الأم الى بقيةالزراعة بطريقة سليمة وسريعة تحقق أقصى المراد زراعته من النباتات الميكروبى. وإلىجانب النظام والنظافة فمن الأهمية بمكان التأكد من نظافة الكيماويات المستعملة كذلكالماء المقطر المستخدم فى تحضير البيئات .
معمل يجب أن تتوافر الوحدات الآتية:
ـ وحدة الغسيل والتخفيف للأوانى الزجاجية المستخدمة
ـ وحدة قصيرة لتحضيرالبيئات وتعقيمها
ـ وحدة الزراعة
ـ وحدة التحضير التى تجهز بلمبات فلورنستوترموستات لضبط درجة الحرارة ودرجات الإضاءة لكى تناسب المستخدم.
مميزاتاستخدام طريقة زراعة الأنسجة
1. تعتبر طريقة التكاثر بالوسائل والطرقالتقليدية بطيئة لدرجة أنها لا تفي بالدرجة الكافية بالطلب المتزايد على التقاويوالشتلات مما يدفع الكثير من الدول و من بينها مصر إلى استيراد هذه التقاويوالشتلات من الخارج .
هذا بالإضافة إلى أن بعض أنواع هذه الشتلات صعبةوبطيئة الإكثار وعلى هذا فقد أدى استخدام طريقة زراعة الأنسجة إلى إنتاج أعدادكبيرة جداً من تقاوي النباتات وفى مساحة محدودة بالمقارنة بالطرق التقليدية لإنتاجهذه النباتات مع الحفاظ على صفاتها الوراثية ومطابقتها لنباتات الأم .
2. إنتاج شتلات خالية من المسببات المرضية أهمها الفيروس: فمن المعروف أن بعض النباتاتالتي تتكاثر خضريا مثل البطاطس والفراولة والموز والثوم وغيرها تصاب بالفيروساتالعديدة التي تؤدى إلى ضعف النباتات و نقص الإنتاجية وردائة التقاوي والشتلات وحيثأن هذه الإصابة تنتشر فى جميع أجزاء النباتات فإن هذه الأمراض يمكن أن تنتقل عنطريق التكاثر بالطرق التقليدية باستخدام الدرنات أو الريزومات أو المدادات الأمرالذى يؤدى إلى تدهور التقاوي عاماً بعد عام و يؤدى أيضا إلى ضرورة استيراد العديدمن النباتات من الخارج مما يكلف الدولة ملايين الجنيهات سنويا و لكن باستخدام أسلوبزراعة الأنسجة يمكن إنتاج نباتات خالية من هذه المسببات المرضية سواء كانت مسببةلأمراض فطرية أو بكتيرية أو نيماتودية أو حتى فيروسية و بالتالى ينعكس ذلك على جودةو كفاءة التقاوي والشتلات الناتجة من زراعة الأنسجة
. مراحل إكثارالنباتات بطريقة زراعة الأنسجة
المرحلة الأولى :
تعتبر هذه المرحلةمن أهم مراحل زراعة الأنسجة حيث يتم فيها فصل النسيج النباتي تحت ظروف التعقيم وزراعته فى بيئة صناعية ثم حفظه فى حضانات تحت درجة حرارة ورطوبة وإضاءة معينة فىالمعمل .
المرحلة الثانية:
الهدف منها زيادة إعداد النباتات فى المعملحيث تنقل النباتات النامية إلى بيئة أخرى ذات تركيب كيميائي معين لتشجيع تكوين فروعجديدة للنباتات ويتم تكرار هذه العملية حتى نحصل على الأعداد المطلوبة من النباتات .
المرحلة الثالث :
إعادة زراعة النباتات و نقلها من المعمل إلىالصوب لإعادة أقلمتها فى التربة حيث تستخرج النباتات من الأنابيب ثم تزرع فى إصيصاتصغيرة تحتوى على رمل وتربة زراعية مع تغطيتها بالبلاستيك الشفاف للحفاظ على الرطوبةثم يزال هذا الغطاء تدريجيا . بعد ذلك يكون جاهزا للتوزيع على المزارعين لإعادةزراعة الشتلات فى الحقول.
فائدة استخدام الشتلات المنتجة عن طريق زراعةالأنسجة مقارنة بالإنتاج التقليدى
1. خلو الشتلات من الأمراض المختلفة وبذلك يمكن توفير الكيماويات التى يتم استخدامها فى الرش لمقاومة الأمراض والآفات .
2 . قوة الشتلة الناتجة من زراعة الأنسجة و تماثل النباتات .
3 . زيادة الإنتاجية من الشتلات الناتجة عن زراعة الأنسجة من 10 - 20 %.
4. يمكن الحصول عليها فى الوقت الملائم للزراعة و بالكمية الكافية و بالسعرالمناسب.
5. حيث إن الإكثار يتم فى المعامل فيمكن استغلال مساحة المشاتل فىزراعات أخرى فى تلك الفترة
(الاستغلال الأمثل للأرض) .
ما هىالتقاوى والشتلات التى يتم إنتاجها عن طريق زراعة الأنسجة حاليا؟
من أمثلةالمحاصيل المنتجة عن طريق زراعة الأنسجة فهى تقاوى البطاطس المعتمـدة وشتلات الموزللأصناف المستوردة مثل صنف الوليمز غزير الإنتاج كذلك شتلات الفراولة التى أمكنالاستغناء عن استيرادها من الخارج بل والتصدير من الناتج المحلى بالإضافة إلى شتلاتنباتات الزينة المختلفة كما أنه يمكن فى المستقبل التوسع فى إنتاج نباتات التصديرمثل الخرشوف و الإسبرجس من ناتج زراعة الأنسجة .
لقد أصبح علم زراعةالأنسجة من أهم التقنيات الحديثة المستخدمة فى الزراعة وذلك لما له فوائدعديدة فى مواجهة المشاكل الزراعية على المستوى المحلى فى مصر وعلى المستوىالعلمى.
وقد حقق علم زراعة الأنسجة انتشارا واسعا بين العلوم المختلفة التىتهتم بدراسة الكائن الحى ومراحل تطوره المتعاقبة كما أنه ساهم فى تقدم العديد منالدراسات فى مجالات العلوم المتعددة والتى ليس بآخرها علم الهندسة الوراثية .
ما هو المقصود بزراعة الأنسجة النباتية ؟
يمكن تعريف زراعة الأنسجةبأنه علم يتألف من عدد من الطرق المختلفة لإنماء الأعضاء النباتية أوالأنسجة أو الخلايا على بيئات صناعية أمكن تركيب محتوياتها فى المعمل و يتم النموفى ظروف متحكم فيها و قد شغل هذا العلم الجديد العديد من العلماء و الباحثين فىالعالم خلال الثلاثين سنة الأخيرة و أجريت العديد من الأبحاث الأكاديمية كانت مننتيجتهـا زيادة الفهم عن كيفية تمييز و كشف و تكوين الأعضاء أو الأجزاء النباتيةالمفصولة والمنماة فى البيئات الصناعية و أدت أيضاً إلى ابتكار العديد من الطرقالحديثة فى هذا المجال و أمكن توجيه تلك الأبحاث الأكاديمية لخدمة النواحيالتطبيقية فى سبيل تطوير الإنتاج الزراعي والتغلب على العديد من المشاكل التي تواجهإنتاج تقاوي الحاصلات الزراعية الاقتصادية الهامة.
وفى الوقت الحالى انتشرتالمعامل التجارية التي تستخدم أسلوب زراعة الأنسجة فى العديد من الدول المختلفة ومنبينها مصر التي لم تتخلف عن هذا الركب .
فوائد زراعة الأنسجة
- إكثارالنباتات التى يصعب إكثارها بالطرق المعتادة فى وقت قصير .
- تربية النباتاتالمرغوبة والحصول على طفرات أو هجن جديدة جيدة الصفات .
- الحصول على سلالاتخالية من الفيروس .
- استخدام الهندسة الوراثية بصورة أكثر سهولة بإدخال أو نقلصفات جيدة مرغوبة كمادة الى نواة الخلية الأم .
- إنتاج المواد العطرية والطبيةالنادرة بطريقة اقتصادية فى المعمل .
ولا تقتصر أهمية علم زراعة الأنسجةالنباتية على هذا فقط بل تمتد إلى أنها تعتبر الوسيلة الفريدة التى لم تكن فىمتناول العلماء من قبل لدراسة فسيولوجيا النباتات والتطوير البيولوجى للكائنالنباتى الحى من صور بسيطة إلى صور متراكبة معقدة البناء ولكنها متوافقة الوظائف .
تزداد أهمية هذا العلم مع التطوير التكنولوجى وبخاصة الثورة العلميةالهائلة فى مجال الهندسة الوراثية التى تشمل التعرف الدقيق والمحدود على الجيناتالوراثية التى تحكم سلوك وصفات الكائن الحى فى مراحل تطورة المختلفة وما يتلو هذامن محاولة تعديل التركيب الجينى ليتوافق مع البيئة التى يعيش فيها ولتتواءم معرغبات الشعوب . وزراعة الأنسجة النباتية فى المعمل تحت ظروف خالية من إمكانيةالتلوث بهدف الوصول إلى تلك الأهداف وهو ما يعرف بتكنيك زراعة الأنسجة ويستعملمصطلح Tissue Culture للدلالة على زراعة أى جزء نباتى على بيئة صناعية فى المعملوقد تكون الزراعة زراعة خلية أو مجموعة خلايا أو زراعة الأعضاء أو أجزاءها أو زراعةالبروتوبلاست
مكونات البيئة المستخدمة فى الزراعة
يلزم القول بأنهلا توجد بيئة تصلح لجميع أنواع المزارع ويلزم على الباحث أن يسلك طريق التجربةللوصول لأحسن بيئة بالنسبة للغرض المطلوب وبصفة عامة فالبيئة يجب أن تحتوى على :
أولاً .. العناصر الأساسية أو المغذيات الضرورية الكبرى منها مثل الهيدروجينوالأكسجين ( الماء ) ـ الكربون ( السكروز أو الجلوكوز ) النيتروجـين ( نترات أوأمونيا ) ـ فوسفور ـ كالسيوم ـ بوتاسـيوم ـ مغنسيوم ـ كبريت ـ صوديـوم ـكلـور.
ثانياً .. المغذيـات الصغـرى كالبـورون والمنجنيـز والحـديد ( فى صورة EDTA ) اليود والموليبدنيم والكوبالت والنحاس والزنك.
ثالثا .. الفيتامينات مثل Pyridoxine – Thiamine – Nicotinic acid
رابعاً .. منظمات النمو مثل الأكسينات NAAأو 2.4-D والسيوكينيات مثل الكينتين وتتم عملية الصلابة للبيئة باستخدام الأجارالأكثر شيوعاً فى الاستخدام .
وفى السنوات الأخيرة أنتشر استخدام تكنيكزراعة الأنسجة تجاريا على نطاق واسع وأهم النباتات المستخدمة : الفراولة والموزوالتفاح من الفاكهة والبطاطس والبطاطا والباذنجان من الخضر واللافندر والنعناع منالنباتات العطرية
شروط نجاح زراعة الأنسجة
لكى تتم عمليةزراعة الأنسجة بنجاح يجب أن تتوافر فى المعمل عناصر ضرورية وأهم شرطين يجب توافرهما : النظام والنظافة حتى يتم فصل الجزء المراد زراعته من النباتات الأم الى بقيةالزراعة بطريقة سليمة وسريعة تحقق أقصى المراد زراعته من النباتات الميكروبى. وإلىجانب النظام والنظافة فمن الأهمية بمكان التأكد من نظافة الكيماويات المستعملة كذلكالماء المقطر المستخدم فى تحضير البيئات .
معمل يجب أن تتوافر الوحدات الآتية:
ـ وحدة الغسيل والتخفيف للأوانى الزجاجية المستخدمة
ـ وحدة قصيرة لتحضيرالبيئات وتعقيمها
ـ وحدة الزراعة
ـ وحدة التحضير التى تجهز بلمبات فلورنستوترموستات لضبط درجة الحرارة ودرجات الإضاءة لكى تناسب المستخدم.
مميزاتاستخدام طريقة زراعة الأنسجة
1. تعتبر طريقة التكاثر بالوسائل والطرقالتقليدية بطيئة لدرجة أنها لا تفي بالدرجة الكافية بالطلب المتزايد على التقاويوالشتلات مما يدفع الكثير من الدول و من بينها مصر إلى استيراد هذه التقاويوالشتلات من الخارج .
هذا بالإضافة إلى أن بعض أنواع هذه الشتلات صعبةوبطيئة الإكثار وعلى هذا فقد أدى استخدام طريقة زراعة الأنسجة إلى إنتاج أعدادكبيرة جداً من تقاوي النباتات وفى مساحة محدودة بالمقارنة بالطرق التقليدية لإنتاجهذه النباتات مع الحفاظ على صفاتها الوراثية ومطابقتها لنباتات الأم .
2. إنتاج شتلات خالية من المسببات المرضية أهمها الفيروس: فمن المعروف أن بعض النباتاتالتي تتكاثر خضريا مثل البطاطس والفراولة والموز والثوم وغيرها تصاب بالفيروساتالعديدة التي تؤدى إلى ضعف النباتات و نقص الإنتاجية وردائة التقاوي والشتلات وحيثأن هذه الإصابة تنتشر فى جميع أجزاء النباتات فإن هذه الأمراض يمكن أن تنتقل عنطريق التكاثر بالطرق التقليدية باستخدام الدرنات أو الريزومات أو المدادات الأمرالذى يؤدى إلى تدهور التقاوي عاماً بعد عام و يؤدى أيضا إلى ضرورة استيراد العديدمن النباتات من الخارج مما يكلف الدولة ملايين الجنيهات سنويا و لكن باستخدام أسلوبزراعة الأنسجة يمكن إنتاج نباتات خالية من هذه المسببات المرضية سواء كانت مسببةلأمراض فطرية أو بكتيرية أو نيماتودية أو حتى فيروسية و بالتالى ينعكس ذلك على جودةو كفاءة التقاوي والشتلات الناتجة من زراعة الأنسجة
. مراحل إكثارالنباتات بطريقة زراعة الأنسجة
المرحلة الأولى :
تعتبر هذه المرحلةمن أهم مراحل زراعة الأنسجة حيث يتم فيها فصل النسيج النباتي تحت ظروف التعقيم وزراعته فى بيئة صناعية ثم حفظه فى حضانات تحت درجة حرارة ورطوبة وإضاءة معينة فىالمعمل .
المرحلة الثانية:
الهدف منها زيادة إعداد النباتات فى المعملحيث تنقل النباتات النامية إلى بيئة أخرى ذات تركيب كيميائي معين لتشجيع تكوين فروعجديدة للنباتات ويتم تكرار هذه العملية حتى نحصل على الأعداد المطلوبة من النباتات .
المرحلة الثالث :
إعادة زراعة النباتات و نقلها من المعمل إلىالصوب لإعادة أقلمتها فى التربة حيث تستخرج النباتات من الأنابيب ثم تزرع فى إصيصاتصغيرة تحتوى على رمل وتربة زراعية مع تغطيتها بالبلاستيك الشفاف للحفاظ على الرطوبةثم يزال هذا الغطاء تدريجيا . بعد ذلك يكون جاهزا للتوزيع على المزارعين لإعادةزراعة الشتلات فى الحقول.
فائدة استخدام الشتلات المنتجة عن طريق زراعةالأنسجة مقارنة بالإنتاج التقليدى
1. خلو الشتلات من الأمراض المختلفة وبذلك يمكن توفير الكيماويات التى يتم استخدامها فى الرش لمقاومة الأمراض والآفات .
2 . قوة الشتلة الناتجة من زراعة الأنسجة و تماثل النباتات .
3 . زيادة الإنتاجية من الشتلات الناتجة عن زراعة الأنسجة من 10 - 20 %.
4. يمكن الحصول عليها فى الوقت الملائم للزراعة و بالكمية الكافية و بالسعرالمناسب.
5. حيث إن الإكثار يتم فى المعامل فيمكن استغلال مساحة المشاتل فىزراعات أخرى فى تلك الفترة
(الاستغلال الأمثل للأرض) .
ما هىالتقاوى والشتلات التى يتم إنتاجها عن طريق زراعة الأنسجة حاليا؟
من أمثلةالمحاصيل المنتجة عن طريق زراعة الأنسجة فهى تقاوى البطاطس المعتمـدة وشتلات الموزللأصناف المستوردة مثل صنف الوليمز غزير الإنتاج كذلك شتلات الفراولة التى أمكنالاستغناء عن استيرادها من الخارج بل والتصدير من الناتج المحلى بالإضافة إلى شتلاتنباتات الزينة المختلفة كما أنه يمكن فى المستقبل التوسع فى إنتاج نباتات التصديرمثل الخرشوف و الإسبرجس من ناتج زراعة الأنسجة .
