هل المبيدات المايكروبية والجينية من المبيدات الحيوية ؟Biopesticides

نعم، وذلك لأن المبيدات الحيوية هي منتجات من مواد طبيعية ذات أصل نباتي أو مايكروبي أو حيواني.

ما هي المجاميع الرئيسية لمبيدات الحشرات الحيوية Bioinsecticides؟

تقع مبيدات الحشرات الحيوية في ثلاث مجاميع رئيسة هي:-

1- مبيدات الحشرات الكيموحيوية Biochemical Insecticides

2- مبيدات الحشرات المايكروبية Microbial Insecticides

3- مبيدات الحشرات الجينية Genetic Insecticides

ما المقصود بمبيدات الحشرات الكيموحيوية؟

هي مجموعة المركبات الكيميائية المستخلصة أو المنتجة من النباتات والمايكروبات والحيوان والتي تعمل على قتل الحشرات أو تثبيط نموها أو التأثير في سلوكها.

ما هي مبيدات الحشرات المايكروبية؟

هي منتجات حيوية، مادتها الفعالة عبارة عن كائنات دقيقة (فايروسات بكتريا، فطريات ديدان ثعبانية وبروتوزوا) أو أحد تراكيبها التكاثرية والمجهزة بصورة مختلفة لتسهيل عملية استعمالها في الحقل لمكافحة الآفات الحشرية.

ماذا تعني مبيدات الحشرات الجينية Genetic Insecticides؟

هي مجموعة الجينات المسؤولة عن إنتاج السموم القاتلة للحشرات والموجودة في العديد من الكائنات الدقيقة وكذلك الجينات الموجودة في النباتات والمسؤولة عن مقاومة النبات للحشرات حيث تم نقل تلك الجينات لا نتاج نباتات مقاومة للحشرات.

هل لمبيدات الحشرات الجينية أسماء أخرى؟

نعم، حيث تسمى بمواد الحماية المدمجة بالنبات Plant Incorporated Protectants والمبيدات النباتية المهندسة وراثياً Transgenic Plant Pesticides

ما هي أكثر المبيدات المايكروبية استعمالا في مكافحة الحشرات؟

إن المبيدات المايكروبية الاكثر انتشاراً واستعمالاً في التطبيق على نطاق واسع هي تلك المجهزة من أنواع وتحت انواع وسلالات بكتريا الـ Bacillus thuringiensis وكل سلالة من هذه البكتريا تنتج مزيجاً من بروتينات مختلفة وهي متخصصة في قتل نوع أو عدد قليل من الانواع المتقاربة من يرقات الحشرات.

ما المقصود بمبيدات النبات المهندسة وراثياً؟

هي مواد لها صفات ابادية للآفات تنتجها النباتات بفعل مادة جينية تم اضافتها لها، وعلى سبيل المثال، فإن إدخال الجين المسؤول عن إنتاج البروتين السام لبكتريا Bacillus thuringiensis في المادة الجينية للنبات، فإن النبات يقوم بنفسه بتصنيع المادة السامة للأفة بدلا من البكتريا، ليصبح النبات ساماً للحشرات.

ما هي مميزات استعمال المبيدات المايكروبية والجينية؟

أن الحاجة الماسة لاستعمال هذه المجموعة من المبيدات يمكن أن تعزى إلى ما يأتي:

1- لمعاملة البيئات الطبيعية وشبه الطبيعية التي تعطي فيها الأولوية لصيانه التنوع الحيوي، مثل أراضي المراعي والمحميات الطبيعية والغابات.

2- الاستجابة للضغوط العامة ومواثيق ومتطلبات التجارة الدولية في إنتاج محاصيل بمعايير جودة عالية فيما يتعلق بالنواحي البيئية والسمية ومنها محاصيل الزراعة العضوية وتقليل مستويات متبقيات المبيدات.

3- استبدال التطبيقات الكيميائية غير المرضية لتحقيق بعض الأهداف مثل إستراتيجيات مقاومة الحشرات للمبيدات.

4- استعمالها في المجالات التي تتطلب استعمال مواد ذات سمية منخفضة تجاه اللبائن.

5- أداة مهمة في برامج الإدارة المتكاملة للآفات، التي تقوم على حماية الاعداء الطبيعية الهامة.

أذكر أهم النواحي الايجابية لاستعمال المبيدات المايكروبية والجينية؟

إن من إيجابيات استعمال هذه المجموعة من المبيدات هو:

1- صيانة المصادر الوراثية.

2- ذات تأثير منخفض على الأعداء الحيوية.

3- ثباتها البيئي متميز.

4- ذات تأثير منخفض على صحة الانسان.

5- ذات نظام متجدد.

هل يقابل تلك الايجابيات بعض السلبيات؟

نعم، حيث أن هناك بعض السلبيات المرتبطة باستعمال المبيدات المايكروبية والجينية، والتي من أهمها:

1- تحتاج لمتطلبات ادارية وكلفة عالية لحد ما.

2- تحتاج لخبرة فنية عالية في المراحل الأولى.

3- أعادة تقدير مستويات الضرر.

4- تطور المقاومة مع غياب أو سوء الادارة.

5- فقد بعض الجينات الحساسة مع غياب أو سوء الادارة.

ما هي أهم التحديات التي تجابه المبيدات المايكروبية والجينية في الوطن العربي؟

إن من أهم هذه التحديات ما يأتي:

1- زيادة تكاليف تقييم الفاعلية وجودة المنتج.

2- التطوير الملائم لتقنيات تجهيز المستحضرات.

3- التطوير الملائم لتقنيات التطبيق.

4- تطوير القواعد المنظمة لتداول واستعمال هذه المجموعة من المبيدات.

5- تطوير الإرشادات التوجيهية بما يحقق تغيير فكر المزارعين من التركيز على المبيدات التقليدية إلى مفاهيم الادارة المتكاملة للآفات ووقاية المحصول.

ما هي برأيك أهم العوامل التي تؤثر في قبول المزارعين للمبيدات المايكروبية؟

هناك بلاشك العديد من هذه العوامل والتي من أهمها ما يأتي:

1- الحافز المادي: إذ يجب أن يكون الربح الذي يجنيه المزارعين من استعمال هذه المبيدات مساوياً أو يتعدى الربح الذي يحصلون عليه من استعمال طرائق المكافحة الأخرى.

2- الفاعلية: يجب أن تكون فاعلية المبيدات المايكروبية في مكافحة الحشرات مساوية لفاعلية المبيدات التقليدية.

3- انتشار الحشرة المستهدفة: إن ظهور الحشرة بشكل وبائي يساعد على استعمال المبيد المتخصص للقضاء عليها، الا أن وجود أنواع متباينة من الآفات الحشرية في نفس الوقت، فإن استعمال المبيدات مايكروبية أو الجينية المتخصصة يكون قليل الجدوى.

4- قيمة المحصول: كلما زادت قيمة المحصول كلما كان هناك اهتمام أكبر لاستعمال طرائق مكافحة سريعة وفعالة وثابتة تحقق نتائج جيدة ويمكن ان يتحقق ذلك من خلال المعاملة بالمبيدات الكيميائية التقليدية القريبة من المزارعين والتي يعرفون عنها الكثير.

5- سعر المبيد المايكروبي أو الجيني: حيث كلما انخفض سعر المبيد فإنه يكون ذو جدوى اقتصادية للمزارع، أما إذا وفرت هذه المبيدات مزايا نسبية أخرى مثل انخفاض سميتها للإنسان والبيئة فضلاً عن تأثيرها في جودة الغذاء فإن استعمال مثل هذه المواد سيكون أكثر جاذبية وعليه فإن ارتفاع أسعارها قد يبرر قبولها من المزارعين.

6- فترة فاعلية المبيد: يفضل المزارعين عادة استعمال المبيدات التي تؤثر في عدة انواع من الآفات واستمرار ثباتها وبقاءها تحت الظروف الحقلية لان ذلك يزيد من الجدوى الاقتصادية لعملية المكافحة.

7- تكلفة اليد العاملة: إن الاستعمال الجيد والصحيح للمبيدات المايكروبية والجينية يتطلب الاستعانة بيد عاملة فنية مما يزيد من كلفة المكافحة وهذا يدفع المزارعين إلى استعمال الأساليب التقليدية في المكافحة.

هناك فرص جيدة للدول النامية لإنتاج المبيدات المايكروبية ما رأيك بهذه المقولة؟

مقولة صحيحة، وقد يرجع ذلك لأسباب الآتية:

1- توفر المواد الخام الداخلة في إنتاجها محليا ويمكن تحضير هذه المبيدات بالاعتماد على السلالات المحلية.

2- توفر العمالة اللازمة لتحضيرها وانتاجها وبتكاليف منخفضة.

3- التوجه العام السائد بهذه الدول لنقل التكنولوجيا ومراقبة الجودة.

4- الدعم الذي توفره المنظمات الدولية لهذه الدول في مجال التدريب والتطبيق السليم لهذه المنتجات.

5- الاستفادة من الدور الذي يمكن ان تلعبه هذه المواد في تجنيب السلع التصديرية وخاصة الفواكه والخضراوات من الرفض وعدم القبول لتواجد متبقيات المبيدات فيها.

ما هو العامل المحدد لنجاح استعمال المبيدات المايكروبية؟

إن أهم عامل في هذا المجال هو تجهيز هذه المبيدات في صورة منتج يتوافق مع الآلات الرش التقليدية ويعني ذلك توافقها مع طرائق المكافحة الاخرى وفي نفس الوقت مع أنظمة التطبيق الحقلية.

ما هي أهم العوامل لنجاح تسويق واستعمال المبيدات المايكروبية؟

لعل من أهم العوامل المحددة ما يأتي:

1- صعوبة الانتاج.

2- حساسيتها للأشعة فوق البنفسجية.

3- الجفاف.

4- حاجتها لرطوبة عالية.

5- محدودية البيئات التي يمكن أن تعمل فيها هذه المبيدات.

6- قابليتها للخلط والرش مع المبيدات المستعملة في نظام ادارة الافة تكون محدودة.

ما هي العوامل المحددة لنجاح استعمال المبيدات المايكروبية في التربة؟

يمكن إجمال هذه العوامل في النقاط الآتية:

1- الخواص الفيزيائية والكيميائية للتربة.

2- الرطوبة.

3- الحرارة.

4- التنافس المايكروبي.

ما هي أهم التحديات التي تجابه عمليات تجهيز المبيدات المايكروبية؟

إن من أهم هذه التحديات ما يأتي:

1- الفعالية التسويقية الجيدة.

2 - سهولة الانتاج والتطبيق.

3- الحيوية والثبات الملائم للمنتج اثناء النقل والتخزين.

4- ضمان الحيوية والكفاءة لوحدات التكاثر لفترات طويلة.

هل يمكن استعمال المبيدات المايكروبية في معاملة البذور؟

نعم، حيث يمكن تحقيق الحماية الملائمة للبذور والبادرات تجاه الحشرات التي يمكن أن تهاجمها، إن معاملة البذور بهذه المبيدات أكثر شيوعاً في حالة أمراض النبات مقارنة بالحشرات.

كيف يتم معاملة البذور بالمبيدات المايكروبية؟

يتم تغطية البذور عادة بمستحضرات المبيدات المايكروبية المجهزة بشكل مساحيق تعفير أو زيوت وسوائل تحوي بوليمرات ومايكروبات ساكنة تساعدها على البقاء خلال فترة الجفاف، كما يستعمل صمغ الزانثان والصمغ العربي في بعض الأحيان لزيادة التصاق المبيد بالبذور ومن المنتجات الشائعة لتغليف البذور هو الـ Gel-COAT^TM، وهو عبارة عن تركيبه هيدروجيلاتينية تستعمل لتوصيل النيماتودا الممرضة للحشرات ولهذه التركيبة مميزات جيدة من حيث الامان تجاه المستخدم وتعمل على الحد من الضرر البيئي.

ما هي النقاط التي يجب أن تأخذ بنظر الاعتبار عند اختيار المستحضر المايكروبي المناسب لمعاملة البذور؟

من أهم النقاط ما يأتي:

1- كثافة اللقاح على البذور.

2- ثبات الغطاء.

3- سلامة وأمان مادة التغطية.

4- ملائمة تكاليف الانتاج.

هل يمكن استعمال المستحضرات المايكروبية على البذور دون مواد لاصقة؟

نعم، حيث يمكن استعمالها دون مواد لاصقة عند الزراعة.

متى تستعمل المبيدات المايكروبية لمعاملة التربة؟

يمكن استعمالها بالتربة عندما يكون معاملة البذور اجراء غير عملي، أو عندما يكون التلقيح المباشر للبذور ضار بالمايكروب بسبب الجفاف أو نتيجة لوجود مركبات مثبطة.

متى يكون استعمال المبيدات المايكروبية في التربة أكثر فاعلية؟

تكون هذه المبيدات أكثر فاعلية عند استعمالها بعد تدخين أو تبخير التربة وفي الترب المعقمة خاصة.

لماذا تكون المبيدات المايكروبية أكثر فاعلية في الترب المعقمة؟

وذلك لان الترب المعقمة تكون خالية من الكائنات الدقيقة التي قد تلعب دوراً مهماً في التضاد الحيوي للمبيد المايكروبي.

هل يمكن استعمال المبيدات المايكروبية مع انظمة الري؟

نعم، حيث أن لهذه العملية بعض المميزات منها:

1- طريقة جيدة للمكافحة الدقيقة باستعمال التركيزات والاحجام الكلية للمعلق المايكروبي الذي تم رشه.

2- تحتاج لأقل عدد ممكن من اليد العاملة لمعاملة أعداد كبيرة من النباتات.

3- يمكن إعادة المعاملة لأكثر من مرة وبكلفة منخفضة.

ما هي أهم المواصفات التي يجب أن تمتاز بها مستحضرات المبيدات المايكروبية لكي يتم استعمالها بواسطة أدوات الرش المعروفة؟

يجب ان يتصف المستحضرات المايكروبية ببعض الصفات الفيزيائية والتي من أهمها التوتر السطحي ولزوجة المعلق وهي من العوامل الهامة في اختزال حجم القطرة وتوزيعها على المجموع الخضري للنبات.

ما هي أهم مجاميع المبيدات المايكروبية؟

تعود مبيدات الحشرات المايكروبية إلى مجاميع الاتية:

1- مبيدات حشرات بكتيرية.

2- مبيدات حشرات فطرية.

3- مبيدات حشرات نيماتودية.

4- مبيدات حشرات فايروسيه.

كيف يتم إنتاج مبيدات الحشرات البكتيرية؟

إن عملية الانتاج الواسع للبكتريا يتم عادة باستعمال خطوات التخمير للسوائل في أحواض خاصة معدة لهذا الغرض، كذلك يمكن استعمال طريقة التخمير الصلب أو شبه الصلب وتعتمد عملية الانتاج هذه على نوعية المكونات الغذائية الموجودة في بيئة التخمير وظروف النمو.

ما هي صور تجهيز مبيدات الحشرات البكتيرية؟

يمكن القول اليوم أن مبيدات الحشرات البكتيرية تتوفر للمستهلك بجميع صور التجهيز المستعملة في حالة المبيدات الكيميائية التقليدية وأن هذا الكلام يمكن أن ينطبق لحد كبير على بقية المبيدات المايكروبية.

ماذا تعرف عن بكتريا Bacillus sphaericus (Serotype, H5ab Strain2362)؟

هو مبيد حشرات بكتيري متخصص لمكافحة انواع معينة من البعوض ويستعمل في المنازل والأماكن التي يعيش فيها البعوض ويضع بيضه مثل تجمعات مياه الامطار وانظمة الصرف انظمة الصرف والمناطق الساحلية أو البحرية والبحيرات وغيرها، حيث تم مزج المحببات المحتوية على المادة الفعالة بالماء أو المواد الاخرى ورشها باستعمال الات الرش الأرضية أو الجوية.

هل تم تحميل توكسينات الـ Bacillus thuringiensis في كائنات أخرى؟

نعم، حيث تم نقل التوكسين B.T. deltaendo toxins IAC Cryle إلى بكتريا Pseudomonas fluorescens وإنتاجها بشكل كبسولات واستعملت لمكافحة يرقات حرشفية الاجنحة على المحاصيل الزراعية المختلفة.

هل استعملت الأوالي Protozoa كمبيدات مايكروبية؟

نعم، إذ أن النوزيما Nosema locustae استعملت بشكل مسحوق لمكافحة نطاطات الاعشاب وصراصير الليل على المحاصيل الزراعية كما استعملت ايضاً بشكل طعوم يتم خلطها مع النخالة.

ما هي أشهر سلالة بكتيرية استعملت في مكافحة الحشرات؟

أن من أشهر السلالات البكتيرية هي السلالة المعروفة بـ 200- Bacillus thuringiensis Subsp-Kurstaki Strain M والتي استعملت بنجاح في مكافحة يرقات حرشفية الاجنحة على المحاصيل الزراعية المختلفة وقد تم تسويقها تحت العديد من الأسماء التجارية منها Able^TM.

أذكر أهم اجناس الفطريات التي ضمت أنواعا استعملت كمبيدات حشرات فطرية؟

إن من أهم الاجناس ما يأتي:

Beauveria spp. -1

-2 Metarhizium spp.

-3 Lagenidium spp.

Verticillium spp. -4

5- Paecilomyces spp.

لماذا لا يتم تطبيق المبيدات المايكروبية مباشرة في مكافحة الحشرات دون تحضير أو تجهيز؟

وذلك لان المستحضرات والمواد المساعدة المستعملة في تجهيزها تعمل على حماية المايكروبات من التغيرات البيئية المتطرفة خاصة الحرارة والرطوبة، كما أنها توفر الحماية من أضرار الأشعة البنفسجية والجفاف فعلى سبيل المثال وجد أن أشعة الشمس المحتوية على الأشعة البنفسجية التي تتراوح أطوالها الموجية بين 20 - 100 نانوميتر من أهم العوامل المحددة لبقاء كونيديا الفطر Beauveria bassiana على المجموع الخضري.

ما هي أهم المواد الحاجزة لأشعة الشمس والتي يمكن إضافتها للمستحضرات المايكروبية؟

من أهم المواد طين الكاؤولين والمركبات الممتصة للأشعة فوق البنفسجية مثل البنتوبال لمستحضرات اللقاح أو نشأ التغليف أو الكبسلة لزيادة الفعالية وطول فترة البقاء للمايكروبات.

هل تتوفر مبيدات حشرات فطرية لمكافحة البعوض؟

نعم، ومنها فطر Lagenidium giganteum حيث تم عزل هذا الفطر من يرقات البعوض المنتشرة بالجنوب الشرقي للولايات المتحدة الأمريكية، وتم تجهيزه في صورة معلق مائي ويستعمل بعد تخفيفه بالماء في مكافحة انواع البعوض في الأماكن التي لا يوجد فيها أغذية، ماعدا حقول الرز وفول الصويا والمراعي والمسطحات المائية.

هل يتوفر مبيد حشرات فطري لمكافحة حشرة الأرضة؟

نعم، حيث يتوفر المبيد الذي يحوي سلالة الفطر المسمى Metarhizium anisopliae Strain ESCI ويستعمل في المباني والمنشأت الخشبية ومعاملة الأعمدة الخشبية والاسيجة وغيرها. ويستعمل هذا المبيد اما بالرش المباشر على النمل المجنح الذي يمكن أن ينقل الفطر إلى مستعمرات الارضة ويصيب الافراد الموجودة فيها أو يحقن بالأخشاب المصابة من خلال ثقوب يتم صنعها باستعمال المثاقب المتوفرة.

ما هي أهم سلالات الفطر Beauveria bassiana المستعملة كمبيدات للحشرات؟

من أهم سلالاته ما يأتي:

1 - B.bassiana Strain GHA: تستعمل هذه السلالة لمكافحة مدى واسع من حشرات نصفية وغمديه وحرشفية الاجنحة.

2- B.bassiana Strain ATCC: تستعمل لمكافحة بيض ويرقات حرشفية الأجنحة.

3- 447 B.bassiana Strain: وتستعمل لمكافحة النمل الناري وغيره من أنواع النمل وتستعمل هذه السلالة في محطات طعم Bait Station.

ما هي استعمالات مبيد الحشرات الفطري Paecilomyces fumosoroseus Apopka Strain 97؟

يستعمل هذا المبيد لمكافحة الذباب الأبيض والتربس والمن والعنكبوت الأحمر على المحاصيل غير الغذائية داخل البيوت المحمية.

ما هي المجموعة الفايروسية الأهم المستعملة في مكافحة الحشرات؟

تعد مجموعة الفايروسات العصوية Baculoviruses أهم مجموعة مستعملة المكافحة الآفات الحشرية التابعة لرتبة حرشفية وغشائية وغمدية الاجنحة.

ما هي أهم مميزات الفايروسات العصوية كمبيدات مايكروبية؟

إن من أهم مميزاتها ما يأتي:

1- عالية التخصص.

2- أمينة على الحشرات النافعة.

3- الثبات البيئي الجيد.

4- امكانية المكافحة على المدى الطويل للآفات الحشرية.

ما هي الصورة الأكثر شيوعاً لمنتجات الفايروسات؟

إن معظم مستحضرات الفايروسات يتم تجهيزها في صورة مساحيق قابلة للبلل.

ما هو العامل الأكثر تأثيراً في فاعلية المنتجات الفايروسية؟

إن العامل الأكثر تأثيراً في هذا المجال هو الاشعة فوق البنفسجية خاصة تلك التي تتراوح أطوالها الموجية بين 295 - 820 نانوميتر حيث يمكن لهذه الأطوال الموجية ان تقضي على فاعلية الفايروس.

هل تتوفر بعض المواد لحماية المنتجات الفايروسية من الاشعة تحت البنفسجية، وما هي؟

نعم، تتوفر اليوم العديد من هذه المواد، والتي من أهمها:

1- الصبغات ومنها صبغات الياسمين الخضراء والاكريليدين الخضراء والقلوي الازرق والميركيروكروم.

2- مواد التلميع الضوئية مثل الفلورسنت.

3- مواد التليين الصناعية.

إن جميع المواد المذكورة انها تمتص الأشعة فوق البنفسجية وتقلل من الهدم الضوئي.

هل تتوفر مبيدات الحشرات الفايروسية على المستوى التجاري، أذكر أمثلة لها؟

نعم، ومن أهم هذه المبيدات ما يأتي:

1- فايروس البولي هيدروسس النووي لدودة ورق القطن Spodoptera exigua NPN

2- فايروس البولي هيدروسس النووي لنطاط النخيل Anagrapha falcifera NPV

3- فايروس البولي هيدروسس المحبب لفراشة دودة ثمار التفاح Cydia pomonella GV

4- فايروس البولي هيدروسس النووي لفراشة الغجر Lymantria dispar NPV

5- فايروس البولي هيدروسس النووي لدودة عرانيص الذرة .Helicoverpa zea NPV

6- فايروس البولي هيدروسس المحبب لفراشة الطحين الهندية Plodia interpunctella GV

ما هي الصور أو التجهيزات التي تتوفر بها مبيدات الحشرات الجينية على المستوى التجاري؟

تتوفر هذه المبيدات بصورتين هما:

1) مبيدات مايكروبية تحوي مايكروب حامل للجين المسؤول عن إنتاج السم في الحشرات المستهدفة في المكافحة مثال ذلك نقل التوكسين B. thuringiensis delta endotoxins IA Cry 1C إلى البكتريا Pseudomonas fluorescens وانتاجها بشكل كبسولات لمكافحة يرقات حرشفية الاجنحة.

2) محاصيل سامة للحشرات: تقوم الشركات الأمريكية في الوقت الحالي بتسويق عدد من المحاصيل الحقلية والخضراوات السامة للحشرات وذلك بنقل عامل الموت للحشرات الموجودة في الكائنات الممرضة للحشرات مثل البكتريا Bacillus thuringiensis إلى المحاصيل الاقتصادية وتحويلها بواسطة الهندسة الوراثية إلى محاصيل سامة للحشرات بدلا من رش البكتريا على تلك النباتات.

هل للمحاصيل السامة للحشرات تسميات أخرى؟

نعم، حيث يطلق على المحاصيل المحورة بطريقة الهندسة الوراثية بالكائنات المحولة أو المعدلة وراثياً Genetically Modified Organsims وتختصر بـ ( GMOS ) أو الكائنات المعدلة بالهندسة الوراثية Genetically Enginered Organisoms او (GEOS)

ما هي التقنيات المستعملة في عملية نقل الجينات لإنتاج مبيدات الحشرات الجينية؟

هناك ثلاث تقنيات تستعمل في هذا المجال هي:

1- نظام النقل الطبيعي Natural Vector System.

2- الاتحاد المباشر للبلازميد بالبروتوبلاست Plasmid &Protoplast Fusion

3- القصف الجسيمي Particale Bombardment

كيف تتم عملية نقل الجينات بنظام النقل الطبيعي؟

في هذا العملية يتم استعمال بكتريا Agrobacterium tumefacins لتحميل الجين المطلوب نقله على قطعه صغيرة حلقية من الـ DNA تسمى بلازميد Plasmid الموجود ببكتريا A.tumefaciens. حيث أن لهذه البكتريا القدرة على إدخال بلازميد DNA في خلية العائل وبالتالي تتحد مع DNA خلية العائل وبذلك تقوم البكتريا بإدخال البلازميد الحامل لجينات المقاومة إلى النبات العائل.

ما المقصود بالاتحاد المباشر للبلازميد بالبروتوبلاست؟

أن البروتوبلاست هو عبارة عن خلايا نباتية عارية أو عديمة الجدار نتيجة ازالته انزيمياً حيث يتم إدخال البلازميد الذي يحوي الجينات المرغوبة والذي تم تنميته في البكتريا Echerichia coli إلى البروتوبلاست النامي في محلول زرعي يحوي البلازميد، حيث يتم أخد البلازميد من قبل الخلايا ليتحد بعد ذلك مع هجين Genome الخلية.

كيف تتم عملية القصف الجسيمي Particle Bombardment؟

تعتمد هذه التقنية على الاطلاق المايكروسكوبي للـ DNA المغلف بشكل رصاصة صغيرة معدنية على خلايا النبات وتسمى هذه الطريقة ايضاً بطريقة الحقن الدقيق Microinjection أو Biolistic injection أن النسيج المستعمل كهدف لهذه الرصاصات الدقيقة يتم الحصول عليه بواسطة الزراعة النسيجية، كما قد تستعمل البذور والاجنة كذلك.

ما هي أهم مصادر السم في المحاصيل السامة للحشرات؟

أن من أهم هذه المصادر ما يأتي:

1- البكتريا، خاصة البكتريا Bacillus thuringiensis.

2- الفايروسات، خاصة الفايروسات العصوية Baculoviruses

3- النبات، خاصة النباتات الحاوية على مركبات سامة للحشرات.

4- الفطريات.

5- الحلم.

من أين جاءت فكرة المحاصيل السامة للحشرات؟

بدأت الفكرة مع استعمال البكتريا Bacillus thuringensis منذ أكثر من 20 سنة كمبيد مايكروبي أمين ذو كفاءة عالية في مكافحة العديد من الآفات الحشرية وذلك برش معلق البكتريا على تلك المحاصيل وبالتالي فإن الحشرات التي تتغذى على تلك المحاصيل المعاملة سوف تموت، لذلك سعى العاملون في مجال الهندسة الوراثية إلى محاولة نقل عامل الموت الموجود في البكتريا .t.B إلى المحاصيل والنباتات الاقتصادية وتحويلها إلى محاصيل سامة للحشرات.

ما هي السموم التي تنتجها البكتريا؟

لقد صنفت سموم هذه البكتريا إلى أربعة أنواع هي:

α-Exotoxine -1

- Exotoxine -2 ᵦ

3- ᵦ - Endotoxine

4- Exotoxine - ẟ

ومن أكثر هذه السموم فاعلية السم ᵦ-Endotoxine الذي أطلق عليه أسم Thuringiensin.

كيف يتم إدخال سم البكتريا t.B في محصول ما؟

لو أردنا انتاج نبات قطن سام للحشرات فأننا يمكن ادخال الجين المسؤول عن إنتاج سم البكتريا في نباتات القطن بإتباع الخطوات الاتية:

1- عمل عدوى لقطع صغيرة من فلقات بادرات قطن عمرها 12 يوماً وذلك بعد تعقيمها.

2- يتم عمل العدوى باستعمال سلالة من بكتريا نباتية هي Agrobacterium tumefaciens والتي تستعمل كناقل Vector بعد استبعاد الجينات التي تسبب أورام للنباتات على جين مقاوم للمضاد الحيوي يخلو منها، وتحتوي بلازميد البكتريا على جين مقاوم للمضاد الحيوي Kanamycin ليسهل عملية الانتخاب وايضاً على جين .t.B القاتل للحشرات.

3- بعد ثلاثة ايام من العدوى يتم وضع قطع فلقات بادرات القطن في بيئة مغذية تساعد على إنتاج كالوس Callus وتحتوي البيئة المغذية ايضاً على المضاد الحيوي Kanamycin حتى يمكن انتخاب تلك القطع المقاومة للمضاد الحيوي والتي تحتوي في نفس الوقت على الجين t.B الذي يقتل الحشرات.

4- يتم نقل القطع المرغوبة المحتوية على جين ألـ B.t من الخطوة السابقة إلى بيئة اخرى تساعد على تكوين اجنة جسمية Somatic Embryo بنسبة 80 %.

5- يتم تنمية الاجنة الجسمية للحصول على نباتات قطن معدلة وراثياً قادرة على قتل الحشرات التي تتغذى عليها لاحتوائها على سم البكتريا t.B.

أذكر أمثلة لبعض المحاصيل السامة للحشرات بكتيرية المصدر؟

من المحاصيل السامة للحشرات المتوفرة على المستوى التجاري ما يأتي:

1- صنف القطن Bollgrad السام لديدان جوز القطن.

2- صنف القطن 33N Nucot سام لديدان الجوز ودودة براعم التبغ.

3- صنف البطاطا New Leaf Russie Burbank السام لخنفساء كولورادو البطاطا.

4 -صنف الذرة Northrup King السام لحفار ساق الذرة.

هل تم استعمال الفطر Beauvaria bassiana لإنتاج محاصيل سامة؟

نعم، حيث استعمل لإنتاج صنف من القطن سام لسوسة جوز القطن Anthonomous grandis

هل هناك محاولات لاستعمال السموم التي تنتجها الاكاروسات في انتاج محاصيل سامة للحشرات؟

نعم، حيث وجد العلماء أن أنثى الحلم Pyemotes tritici يوجد بها سم (TxP.I) يؤدي إلى انقباض وشلل عضلات الحشرات وان أنثى الحلم تستطيع شل حشرات أخرى أكبر من حجمها بحوالي 150 ألف مرة، وقد تم تشخيص الجين المسؤول عن إنتاج هذا السم واكثاره في فايروس يصيب الحشرات Baculovirus وهناك محاولات اليوم لإدخال هذا الجين في بعض المحاصيل لتكون سامة للحشرات.

هل هناك محاصيل سامة للحشرات نباتية المصدر على المستوى التجاري؟

كلا، هناك عمل ضمن البحث والتطوير يشير إلى إمكانية نجاح العملية، حيث تم اختبار العديد من السموم المشتقة من النباتات وتحديد الجينات المسؤولة عن انتاجها في النبات ومحاولة نقل هذه الجينات إلى المحاصيل الحساسة للحشرات.

هل تم تشخيص بعض الجينات المسؤولة عن انتاج السموم القاتلة للحشرات في النبات؟

نعم، منها على سبيل المثال:

 ( GNA gene ) Snowdrop Lectin Gene -1

2- .(CPTI Gene) Cowpea Trypsin Inhibitor Gene

لماذا تعد سموم البكتريا B. thuringiensis سموم حشرات متخصصة؟

يرجع السبب في ذلك إلى ان السم البكتيري ( بروتين ) ولكي يحدث تأثيره السام في الحشرات لابد أن يذوب في معدة الحشرة ذات الوسط القلوي بواسطة الانزيمات المعدية، وبذلك فإن السم لا يؤثر في معدة باقي الحيوانات لان معدتها ذات وسط حامضي تتلخص طريقة عمل السم في كونه يؤدي إلى فقدان ايون البوتاسيوم في الخلايا المبطنة لغشاء معدة الحشرات اي خلايا الطبقة الطلائية تفقد خواصها الأزموزية فتمتص كمية كبيرة من السم وتموت الحشرة نتيجة ذلك.

هل استعملت الفايروسات في إنتاج المحاصيل سامة للحشرات؟ وكيف؟

نعم، حيث يستعمل الباحثون مجموعة من فايروسات Baculoviruses التي تصيب الحشرات، حيث يقومون بتحميلها بالجينات المسؤولة عن إنتاج السموم في العناكب والعقارب وبكتريا الـ t.B وفي بعض النباتات، ثم ينقل الفايروس إلى النباتات التي تصبح قاتلة للحشرات التي تتغذى عليها والفايروس لا يصيب الحيوانات ولكنه متخصص على الحشرات.

ما هو الخطر الرئيس الذي يهدد مستقبل المحاصيل السامة للحشرات؟

إن الخطر الرئيس هو اكتساب بعض الحشرات مقاومة للسم البكتيري وبذلك تصبح هذه المحاصيل حساسة للإصابة بالحشرات.

ما هي الستراتيجيات التي ينبغي تطبيقها لتلافي ظهور سلالات حشرية مقاومة للمحاصيل السامة للحشرات؟

من أهم هذه الستراتيجيات ما يأتي:

1- وضع مستوى أعلى من السم في النباتات بحيث يكون لنوع واحد من البكتريا B.t.

2- وضع مستوى أعلى من السم لنوعين من البكتريا . t.B في النباتات.

3- خلط النباتات في رقم 1 و2 مع بعضها ومع نباتات تخلو من السم البكتيري B.T وهذه الخطوة تفضلها الشركات.

4- استعمال مستوى منخفض من السم البكتيري .t.B في النباتات مع استعمال الاعداء الحيوية.

5- الاستمرار في متابعة تعبير السم في النباتات التي تحتويه.

6- إتباع المكافحة المتكاملة للآفات مع الصنف الذي يحتوي على البكتريا .B.t.

7- وضع مستوى اعلي من سم البكتريا B.t. غير متجانس لاليل المقاومة بافتراض انها تورث كصفة متنحية.

هل يمكن اعتبار الحشرات المعدلة وراثياً Transgenic Insects مبيدات حيوية؟

نعم، وذلك لأنها تشبه إلى حد كبير المحاصيل السامة للحشرات والتي اثبتت نجاحات جيدة في عملية مكافحة الآفات الحشرية هذا النجاح وضع العاملين في مجال الهندسة الوراثية إلى محاولة العمل في الجانب الثاني من المعادلة أقصد بذلك محاولة إنتاج الحشرات المعدلة وراثياً لاستعمالها في الابادة أو القتل الذاتي للحشرات Autocidal.

ما هي الأهداف التي يمكن العمل عليها لإنتاج الحشرات المعدلة وراثياً؟

هناك العديد من الاهداف التي لازال العمل عليها في طور البحث والتطوير وهي:

1- عدم التوافق أو التطابق السايتوبلازمي Cytoplasmic Incompatibility:

2- عقم الهجائن Hybrid Sterility.

3- اعادة تنظيم الكروموسومات Chromosomal Rearrangement.

كيف يتم الاستفادة من عدم التوافق السايتوبلازمي في القتل الذاتي أو المكافحة الذاتية للحشرات؟

إن ظاهرة عدم التوافق السايتوبلازمي تحدث في حالة تزاوج أفراد من نفس النوع وينتميان إلى مجموعتين مختلفتين أو منعزلتين جغرافيا مما يؤدي إلى إنتاج بيض لا يفقس بسبب عدم التوافق بين سايتوبلازم البويضة والحيمن. إن الأساس الذي يحكم هذه الظاهرة درس بشكل جيد في البعوضة Culex fatigans Wied وقد وجد إن تنفيذ برنامج لمكافحة البعوض يتطلب إطلاق ذكور بعوض فقط من أحد السلالتين أو المجتمعين وعدم إطلاق ذكور واناث لان ذلك سيؤدي إلى حلول سلالة محل سلالة الاخرى، فضلاً عن إن إناث البعوض تكون ماصة للدم وناقلة للمسببات.

ما المقصود بالهجائن العقيمة؟ وكيف يمكن استعمالها في المكافحة الذاتية للحشرات؟

هو نوع من عدم التوافق المتبادل بين سلالات أنواع معينة من الحشرات وأن البيض الناتج عن هذه التزاوجات يكون غير مخصب وقد أظهرت الدراسات أن التضاريب أو تهجين السلالات أو تحت الأنواع أو الأنواع القريبة عادة يؤدي إلى إنتاج جيل هجين عقيم لكنه حيوي وعليه فإنه يمكن تربية الهجائن العقيمة واطلاقها، وقد أظهرت الدراسات أنه يمكن تضريب أناث النوع Heliothis subflexa مع ذكور النوع Heliothis virescens وقد وجد أن الذكور الناتجة من التضريب كانت عقيمة فيما كانت الإناث خصبة، وعند إجراء التضريب الرجعي للإناث الهجينة مع الذكور H.virescens تظهر صفة الذكور العقيمة خلال الأجيال المتعاقبة المضربة رجعياً، وقد أظهرت الدراسة أن فقس البيض قد قل خلال تزاوج الذكور العقيمة وأن صفة الذكور العقيمة تغلغلت في مجتمعات النوع H.virescens، وعليه فإن طريقة الهجن العقيمة يمكن أن تكون طريقة فعالة جداً في مكافحة دودة براعم التبغ H.virescens.

ما هي أهداف إعادة تنظيم الكروموسومات لتحقيق المكافحة الذاتية للحشرات؟

تهدف عملية اعادة تنظيم الكروموسومات إلى ما يأتي:

1- إنتاج سلالات حشرية حساسة للمبيدات، مما يجعل من عملية استعمال المبيدات بتراكيز منخفضة جداً عملية سهلة.

2- إنتاج سلالات حشرية غير قادرة على تحمل البرودة فتموت نتيجة عدم قدرتها على التشتية.

3- إحلال السلالات أو الأشكال غير الضارة من الحشرات.

ماذا يعني إحلال السلالات غير الضارة من الحشرات؟

مثال ذلك هو إحلال سلالات البعوض غير الناقلة للمسببات المرضية محل السلالات الناقلة لهذه المسببات، فمثلاً أن إحدى سلالات البعوض Anopheles gambiae كانت منيعة للإصابة بالبلازموديوم .Plasmodium spp المسبب للملاريا حيث عند دخوله مع وجبة الدم إلى البعوضة تعمل البعوضة على كبسلة Encapsulating الطور الممرض لهذا الكائن الدقيق وتعمل على قتله وبذلك تصبح غير قادرة على نقله للإنسان وعليه فإن إكثار مثل هذه السلالة وإطلاقها في الحقل سيقلل من احتمالية نقل الملاريا.