ما هي زراعة الأنسجة النباتية
تقوم زراعة الأنسجة النباتية بحفظ الخلايا والأنسجة النباتية والأعضاء، وتساهم في نمو هذه الخلايا تحت ظروف نظيفة. تعتمد هذه التقنية على بيئة زراعية معروفة التركيب وقدرة الخلايا النباتية على تشكيل نبات كامل يحتوي على الخلايا الجنينية. يمكن استخدام خلايا مفردة أو خلايا نباتية غير متمايزة، أو أجزاء من النبتة مثل الأوراق والجذور لإنتاج نبات جديد في زراعة الأنسجة النباتية. توفر هذه التقنية المغذيات والهرمونات النباتية.
ويمكن أن نصفها بأنها تقنية لزراعة أنسجة نباتية جديدة، حيث يتم نقلها إلى بيئة اصطناعية. وبالتالي، يتم إنتاج نباتات جديدة عن طريق استخدام قطعة صغيرة من الأنسجة النباتية أو قطعة من الخلايا المستأصلة من الأجزاء المتنامية في النباتات، وذلك في وسط نمو مناسب. يطلق على هذه العملية اسم زراعة الأنسجة النباتية. يلعب وسط النمو، المعروف أيضا بمحلول الاستزراع، دورا هاما في هذه العملية نظرا لاحتوائه على العديد من العناصر الغذائية النباتية التي تكون في شكل هلام، والمعروفة بأسماء هرمونات الأجار والهرمونات النباتية التي تكون ضرورية لنمو النباتات.
مزايا زراعة الأنسجة النباتية
إن تقنية زراعة الأنسجة النباتية أصبحت أهم التخصصات العلمية والتطبيقة المتواجدة الآن في وقتنا الحالي، حيث أنها تعتمد على علم يُعرف باسم علم التقانة الحيوية الخضراء، وتستخدم هذه التقنية حالياً في كافة المجالات الزراعية بالإضافة إلى المجالات الطبية والصناعية ومن مميزاتها :
- تهدف زراعة الأنسجة النباتية إلى تحسين الوراثة والتهجين للنباتات بشكل سهل.
- يعد الحجر الأساس الذي يعمل على تحقيق الأمن الغذائي، والذي يحمي بدوره البيئة.
- تسعى هذه الجهود إلى توفير النباتات الطبية التي يمكن استخدامها في صناعة الأدوية اللازمة في الأوساط الطبية دون الحاجة إلى مساحات زراعية كبيرة.
- تستند تقنية زراعة الأنسجة على إنتاج أعداد كبيرة من النباتات في فترات زمنية محدودة، وعلى الرغم من ذلك، تحافظ على مواصفات النباتات المنتجة وتطابقها مع نبات الأم.
- تنتج النباتات المأخوذة منها نسخًا مطابقة تمامًا، حيث تمتلك القدرة على إنتاج أزهار وثمار جيدة.
- تعمل على إنتاج النباتات الناضجة في وقت قصير.
- في حالة عدم توفر البذور، تقوم هذه التقنية بتكاثر النباتات دون الحاجة إلى التلقيح لإنتاج البذور.
- تُنتج هذه الخلايا، التي تم إجراء بعض التعديلات الجينية عليها، نباتًا كاملًا.
- تنتج بذور النباتات التي لديها فرص منخفضة للإنتشار والنمو.
- تقوم هذه العملية بإزالة الإصابات النباتية الفيروسية أو الإصابات الأخرى المختلفة، والتي يتم مكاثرتها بسرعة لإنتاج أصول نباتية صحية ونظيفة جاهزة للاستخدام في البستنة والزراعة.
- تتميز النباتات الجديدة التي تنتج عن زراعة الأنسجة بعدم وجود الأمراض فيها.
- يتميز هذا النوع من التقنيات بأنَّ نباتاتها قادرة على النمو طوال العام دون تأثر بالطقس أو المواسم الزراعية الخاصة.
- تتطلب زراعة الأنسجة النباتية مساحة صغيرة جدًا لتطوير النباتات الجديدة، حيث يمكن تحقيق ذلك في مساحة ضيقة.
- تساهم هذه التقنية في إنتاج بذور البطاطا خالية من الفيروسات والأمراض، مما يساعد على الحفاظ على جودة المخزون.
خطوات زراعة الأنسجة النباتية
تتضمّن خطوات محددة لاستخدام تقنية زراعة الأنسجة النباتية وضمان نجاحها، وهي كالتالي:
- أولا، يجب أن يتم استخلاص أو أخذ جزء صغير من نسيج النبات من نقطة نموه، أو يمكن أخذه من طرف النبات ووضعه على هلام معقم يحتوي على العناصر الغذائية والهرمونات النباتية، حيث تساعد هذه الهرمونات في تسريع انقسام الخلايا في الأنسجة النباتية، مما يؤدي إلى تكوين كتلة غير متشكلة تعرف باسم الكال.
- يتم نقل الكالس، الذي يعرف أيضًا باسم الجير، إلى هلام آخر يختلف عن الهلام الأول، ويتميز الهلام الجديد بوجود هرمونات نباتية مناسبة تحفز نمو جذور الكالس.
- يتم وضع الكالس ذو الجذور المتطورة على هلام يتميز بوجود هرمونات مختلفة تحفِّز نمو البراعم، وذلك بعد وضعه مرة أخرى على هلام آخر.
- من خلال هذه العملية، ينفصل الكالس تلقائيًا إلى نباتات صغيرة مكونة من الجذور والبراعم، وبهذه الطريقة يتم الحصول على العديد من النباتات الصغيرة المنتجة من عدد قليل من الخلايا أو من الأنسجة النباتية الأصلية.
- بعد إنتاج هذه النباتات، يجب زراعتها في أواني أو تربة مناسبة، حيث يتموضعها في بيئة نمو ملائمة تساعدها على النمو بشكل جيد وبالتالي تكوين نباتات ناضجة.
مراحل زراعة الأنسجة النباتية
تتم زراعة الأنسجة لتكاثر النباتات، ولكن يجب على النباتات المرور بعدة مراحل لتحقيق ذلك، وتتضمن هذه المراحل:
- تعتبر المرحلة الأولى من أهم مراحل زراعة الأنسجة حيث يتم فصل النسيج النباتي في ظروف تعقيم مناسبة وزراعته في بيئة صناعية. يجب حفظ النسيج المزروع في حضانات توفر درجات حرارة ورطوبة مناسبة، بالإضافة إلى الإضاءة.
- المرحلة الثانية تهدف إلى زيادة عدد النباتات ويتم ذلك عن طريق نقل النباتات النامية إلى بيئة أخرى تتميز بتركيبها الكيميائي الذي يشجع على تكوين فروع جديدة للنباتات، ويجب تكرار هذه العملية للحصول على العدد المرغوب من النباتات.
- في المرحلة الثالثة، يتجلى ذلك بزراعة النباتات مرة أخرى ونقلها إلى الصوب، حيث يتم إعادة زراعتها في التربة. يتم استخراج النباتات من الأنابيب وزراعتها في إصيصات صغيرة مع وجود رمل وتربة زراعية فيها. يجب تغطية هذه الإصيصات بالبلاستيك الشفاف للحفاظ على الرطوبة. يجب إزالة البلاستيك تدريجيا عندما يحين الوقت المناسب، ثم يصبح النبات جاهزا للتوزيع على المزارعين لإعادة زراعة الشتلات في الحقل.
تقنيات زراعة الأنسجة النباتية
إن هناك أنواع متعددة لتقنيات زراعة الأنسجة وتتجلى في :
- تقنية البذور تتضمن الحصول على النباتات من نبات مشتق من المختبر، ثم يتم تكاثرها في المختبر. في هذه التقنية، يجب تعقيم النبات المستأصل لتجنب تلف الأنسجة.
- تقنية الجنين وتنطوي هذه التقنية على تطوير الجنين في المختبر ويتم ذلك عن طريق عزله عن الكائن الحي، ومن الممكن أن يُستخدم الجنين الناضج أو غير الناضج في هذه التقنية، فالبذور الناضجة تعطي الأجنة الناضجة، وإن البذور التي لم تنبت تعطي أجنة غير ناضجة، ونجد أن البويضة أو الفاكهة أو حتى البذرة التي ستستخدم تكون ممعقمة وليس هناك حاجة لإعادة تعقيمها.
- تقنية الكالس هي عبارة عن كتلة من الخلايا غير المنظمة والمقسمة، ويتم الحصول على الكالس عند زراعة النباتات في وسط مناسب يشبه الهلام، حيث يحتاج هذا الوسط إلى مغذيات ضرورية لنمو النباتات.
- تقنية الجهاز وفي هذه التقنية يتم استخدم أي عضو من أعضاء النبات كالأوراق أو الجذع، ويتم استخدام طرق مختلفة حتى يتم استنبات الأعضاء ومن هذه الطرق طريقة جلطة البلازما وطريقة الشبكة بالإضافة إلى طريقة هلام الآجار وغيرها، ووظيفة هذه الطرق هي الحفاظ على بنية ووظائف الكائن الحي.