ملخص زراعة الانسجة

زراعة الخلايا والأنسجة النباتية
تاريخ زراعة الأنسجة:
يعتبر علم زراعة الأنسجة والأنسجة النباتية واحد من أهم اكتشافات وفوائد العلم الحديث ويرجع تاريخ زراعة الخلايا الى بداية القرن العشرين عندما قام العالم Haberlandt 1902 بنشر نتائج محاولة لزراعة خلايا نباتية مفردة إلا أنه لم ينجح في ذلك ، ثم تمكن العالم Herning (1904) من الحصول على مزارع أنسجة أنسجة لقمم الجذور النباتية ثم تطورت الأبحاث شيء فشيئاً حتى توصل العالمبان Miller & Skoag 1957 أن نسبة الأكسين والسانيوكينين في الوسط الغذائي تلعب دوراً هاماً في تحديد طبيعة نمو وتخصص الجزء النباتي المزروع في ذلك الوسط ثم استطاع Murachign & Skoog 1962 من احداث طفرة علمية في مجال تطوير تقنية زراعة الأنسجة والانسجة النباتية حيث توصل الى تركيب بيئة غذائي لزراعة أنسجة نبات الدخان والتي اصبحت فيما بعد من أشهر البيئات حتى يومنا هذا حيث يرمز لها بالرمز (MS) وشهدت السنوات الثلاثة الماضية تطوراً وتقدماً كبيراً في مجال تقنية زراعة الأنسجة والخلايا النباتية بغرض الاكثار.
ماذا نعني بزراعة الخلايا:
وهو استخدام خلايا أو نسيج من أعضاء نباتية للحصول على نباتات جديدة وبأعداد كبيرة في زمن أقل من الاكثار بالطرق التقليدية. حيث يتم زراعة هذه الخلايا أو الأنسجة النباتية على بيئة غذائية تحتوي على تركيزات متوازنة من العناصر المعدنية الكبرى والصغرى. والسكروز (كمصدر للكربون) وبعض منظمات النمو والفيتامينات مع توفر جميع الظروف للبيئة الملائمة مثل الضوء ، الحرارة وغيرها. وتتم عملية الزراعة في أواني زجاجية أو بلاستيكية وتكون جميع خطوات العمل تحت ظروف معقمة تماما.وتتم حفظ هذه المزارع في حضانات يتم فيها توفير التحكم في الظروف البيئية الملائمة لكل نوع نباتي.
مميزات استخدام تقنية زراعة الأنسجة:
1- صغر حجم الجزء النباتي المستخدم للاكثار .
2- تتم في حيز مكاني صغير نسبيا يمكن التحكم فيه.
3- تتم تحت ظروف معقمة تماما وبعيد عن كل الملوثات والكائنات الحية الضارة من بكتريا وفطريات وفيروسات.
4- امكانية استخدامها على مدار العام حيث لا ترتبط بالتسلسل الطبيعي لدورة حياة النبات ونموه.
5- تجنب تدهور النبات كما في الاكثار الخضري.
6- يمكن نقل الوحدات الى أماكن بعيدة .
7- سهولة اكثار بعض النبات الصعب الاكثار بالطرق التقليدية.

التطبيقات العلمية والعملية لتقنية زراعة الخلايا:
1- الاكثار السريع للأصناف الجديدة أو ذات مواصفات خاصة:
حيث يمكن انتاج نباتات في وقت قصير إذا ما قورنت بالطرق التقليدية حيث تستغرق وقت طويل ومن ثم عدم نجاحها بصورة طبيعية. وبهذه الطريقة يمكن اكثارها بشكل سريع وكثيف في وقت قصير ومن أهم المحاصيل : البطاطا ، الثوم ، البطاطس ، الاسبرجس ، الفراولة.
2- انتاج نباتات خالية من الفيروسات: حيث يتم زراعة القمم المرستيمية ويمكن انتاج نباتات مثل الفراولة ،
3- انتاج نباتات بنصف العدد الكروموسومي (Haploid)
تعتبر هذه التقنية مهمة في تركيب وتحسين النباتات طالما أمكن ملاحظة الطفرات الوراثية الممكن حدوثها وتشخيصها في فترة زمنية قصيرة ويمكن مضاعفة العدد الكروموسومي للنباتات الناتجة يعني الحصول على نباتات نقية 100% من حيث الصفات الوراثية للنبات الام homozygous (تتم في هذه الطريقة زراعة المتوك وحبوب اللقاح .(anther and pollen culture)
4- الحصول على تغيرات وراثية مرغوبة.
5- دراسة بعض الحقائق الهامه مثل قدرة الخلية النباتية على تخليق فرد جديد كامل وذلك باحتواء الخلية على كامل الصفات الوراثية.
6- دراسة نمو وتطور الأجزاء النباتية المختلفة بعيداً عن النبات الكامل بدون حدوث أي تأثير عن العوامل أو المؤثرات الخارجية.
7- المحافظة على التراكيب الوراثية germplasm عن طريق تحسين الخلايا أو القمم النباتية.
8- امكانية نقل الأصول الوراثية لأي نبات او لأي مجموعة من النباتات من مكان لآخر في سهولة.
9- دراسة الهندسة الوراثية.

بعض المصطلحات الخاصة بتقنية زراعة الخلايا:
In Vitro: كلمة لاتينية يقصد بها التجارب المعملية على الأعضاء النباتية في الأوعية الزجاجية تحت ظروف صناعية Artificial condition. لزراعة الخلايا والأنسجة.
In Vivo: كلمة لاتينية يقصد بها التجارب المعملية على الأعضاء النباتية وهي مازالت مرتبطة بأجزاء النبات الأم وذلك تحت الظروف الطبيعية.
Excise: هو عزل أو فصل أنسجة أو أعضاء من النبات الأم كأجزاء نباتية للزراعة بطريقة جراحية وزراعتها في أوعية زجاجية In Vitro.
Shoot apex or Shoot Tip: وهي القمم المرستيمية الهرمية أو قبية الشكل merstemic dome وأيضاً مبادئ خروج الأوراق Leaf primordial والاوراق المتكشفة Emerging Leaves وبعض من خلايا استطالة الساق.
Meristem: هو منطقة النمو والانقسام وتكوين وبناء البروتوبلاست ومنشأ الأنسجة الجديدة في النبات. وعادة تكون هذه الخلايا غير متميزة ومنها تتكون الأنسجة التخصصية وظيفيا وفسيولوجياً ، وتوجد المرستيمات في القمم النامية للأفرع الخضرية أو الجذور أو الأوراق وخلايا الكمبيوم وأماكن النمو الأخرى مثل الأوراق الحديثة.
Bud: وهي عبارة البرعم الخضري أو الزهري ومازال في حالة نشوء ولم يتكشف بعد وعادة ما يكون مغلف بعدة أوراق حرشفية تسمى Bad Scale.
Axillary’s bud: هو عبارة عن برعم أو فرع خضري او ابطي ويتكون عادة من الخلايا المرستيمية الابطية للقمم النامية وعادة يدفع لانتاج أعداد كبيرة ويتم ذلك من خلال استخدام الهرمونات النباتيه التي تعمل على تثبيط السيادة القمية وتشجيع انتاج الأفرع الجانبية Lateral Shoot.
Callus: وهي خلايا غير منكشفة وتتكون من الأجزاء المجروحة المنفصلات النباتية (explant) وهي عبارة عن خلايا برنشيمية تختلف في درجة تلجننها وعادة لا يوجد بينها مادة لاحمة Middle lamela.

أنواع مزارع الخلايا والأنسجة النباتية:
1- زراعة النبات Plant culture هو زراعة البادرات والنباتات الكاملة.
2- زراعة الأعضاء النباتية :Organs Culture وهي أعضاء من نبات الام امكن فصلها وتشمل القمم الأفرع الخضرية ـ الجذرية ، مبادئ الاوراق، الأزهار والثمار غير مكتملة النمو. وأهم ما يميز زراعة الأعضاء هو الاحتفاظ بصفاتها الإنتاجية واستمرارها في النمو بنفس الوضع كما لو كانت متصلة بالنبات الأم.
3- زراعة الكالس Callus Culture وهو زراعة الخلايا الغير متكشفة والتي تكونت على الأجزاء المجروحه للمفصلات النباتية (explant) وتنمو أنسجة الكالس والتي تعتبر كتلة من الخلايا على بيئات صلبة.
4- زراعة الأجنة Embryo culture : حيث يتم زراعة الأجنة مفصولة سواء اجنة مكتملة أو غير مكتكلة النمو .
5- زراعة المتك وحبوب اللقاح Anther culture: يتم زراعة المتك كاملة مع حبوب اللقاح أو زراعة حبوب اللقاح أو زراعة حبوب اللقاح فقط ويتم ذلك بفصل البراعم الزهرية ثم تعقيم وتفصل المتوك وتنقل إلى بيئة غذائية مناسبة ويجب أن تكون المتك ناضجة ومكتملة النمو.
6- زراعة المبيض Ovals Culture : وهو زراعة العضو التأنيثي الزهري للنبات.

بيئات الزراعة المستخدمة في تقنية زراعة الخلايا والأنسجة النباتية Culture media :
تعتبر بيئة زراعة الأنسجة الأنسجة ومكوناتها من أهم العوامل المؤثرة في نجاح زراعة الخلايا نظرا لتأثيرها على الجزء النباتي المفصول (Explant) وعلى طبيعة نموه وانقسامه وتخصصه. والبيئة الزراعية هي عبارة عن الوسط الغذائي الذي يستخدم في مجال زراعه الخلايا حيث ينمو عليها الجزء النباتي والذي يستخدم لهدف معين ومحدود مثل الكالس أو الاستمرار حتى تحدث عمليات تكشف وانقسام للحصول على النموات الخضرية أو الجذرية أو الحصول على نمو كامل وتختلف البيئة المستخدمة تبعاً لكل نوع نباتي والجزء المفصول وكذلك لكل غرض.
مكونات البيئة الزراعية:
1- الأملاح المعدنية Mineral Salt (عناصر كبرى ،عناصر صغرى) مثل N, P, Mg, S. Fe.
2- الفيتامينات Vitamins تضاف بكميات قليلة مثل فيتامين B1 ، الريبوفلافين B2 بيوتين B2 النياسين ، حمض الاسكوربيك V.C.
3- مصدر الكربون (السكريات) Carbon Source : مثل السكروز ، الفركتوز ، الجلوكوز.
4- الأحماض الأمينية: Amino acids : مثل جلوكامين ، اسباراجين ، ليسين ، ألانين.
5- منظمات النمو Growth regulator : حيث تعتبر من أهم المركبات لما لها من تأثير على عمليات انقسام الخلايا وتكشف الأعضاء النباتية ومن أهمها: الأوكسينات، الجبريلينات ، السيتوكينات.
6- مركبات أخرى Other compound
7- : مثل لبن جوز الهند ، الفحم النباتي النشط ، الأجار ، مستخلص الخميرة والشعير.