الكيميرا ودورها في التباين المظهري للنباتات الناتجة من زراعة الأنسجة

يطلق على الفرع أو النبات أن به كيميرا Chimara إذا اشترك عدد من الخلايا ذات الطرز الوراثية المختلفة معاً في تكشفه بحيث يكون هناك عدة طبقات منفصلة ومتميزة عن بعضها البعض. وأثناء تكوين الكالس قد يلاحظ وجود أنسجة مختلفة عن بعضها البعض. وذلك إما لوجود اختلافات في النسيج الأصلي المستعمل في الزراعة أو لحدوث هذه التغييرات أثناء الزراعة. وتحدث الطفرات في الطبيعة بمعدل منخفض ولكن إذا لم تشترك الخلية التي بها طفرة في تكوين أنسجة ميرستيمية وبالتالي تكوين أنسجة خضريه أو بذور أو حبوب لقاح فإن الطفرة لا ينتج عنها تكوين نسيج كيميرا واضح.

لكن لو حدثت الطفرة في الخلايا الميرستيمية فإن طبقة واحدة أو أكثر من أنسجة النبات تكون مختلفة عن المجاورة. وهناك عدة طرق متباينة لتوزيع هذه الأنسجة فقد تكون في طبقة طولية أو عرضية أو خارجية كما في شكل رقم (1). ويرجع ذلك لكون الخلايا سريعة الانقسام الموجودة في القمم النامية موجودة في ثلاث طبقات منفصلة عن بعضها البعض؛ الطبقة L1 و L2 تكونان ما يسمى بالغطاء Lunica أما الطبقة الثالثة L3 فتكون ما يسمى بالبدن Corpus . وباقي الأنسجة النباتية بعد ذلك تكون امتدادا لإحدى هذه الطبقات. فالأشواك على سبيل المثال تتكون من الطبقة الخارجية فقط أما الجذور العرضية فإنها تتكون من الطبقة الثالثة الداخلية أما الأفرع العرضية فتتكون من الطبقة الخارجية فقط أو من الطبقتين الخارجيتين وربما من اتحاد الطبقات الثلاثة. وأول من وصف تكوين أفرع بها كيميرا في زراعة الأنسجة هو Carlson & Chaleff في سنة 1974 حيث استطاعا الحصول على 28 فرعاً بهم كيميرا من أصل 7000 نبات متكشفاً من البراعم العرضية لنبات Nicotiana tabacum و N. glauca x N. langsdorffii

شكل (1): قطاع عرضي في القمة الميرستيمية لفرع يوضح الطبقات الثلاثة المكونة له L1, L2 و L3 ويتضح وجود الثلاث أنواع من الكيميرا (A) كيميرا قطاعية و (B) كيميرا محيطية و (C) كيميرا محيطية جزئية (2002 ,.Burge et al).

يحدث إعادة ترتيب في الطبقات المختلفة المكونة لنسيج به كيميرا أثناء تكوين الكالس في الإكثار المعملي، وبالتالي إذا تكشفت الأشطاء بطريقة غير مباشرة تتكشف نباتات بها صور متباينة من الكيميرا ومختلفة عن النبات الأم كما في شكل رقم (2). وبمجرد تكوين الكيميرا فإن الشكل الظاهري الجديد قد يكون ثابتا وبالتالي ينتقل بالإكثار الخضري، ففي إحدى التجارب لإكثار نباتات Chrysanthumum morifolium كان 15% من النباتات الناتجة من الكالس متباينة ظاهرياً بالمقارنة مع النبات الأم حيث كانت أكثر تفريعا والأزهار أصغر حجما وشكلها غير عادى، ومتأخرة في الإزهار لكن لم يكن من الواضح ما إذا كان السبب هو حدوث كيميرا أو تغيرات وراثية. ويمكن توضيح صعوبة استعمال الكيميرا الناتجة في مزارع الأنسجة في برامج تربية النبات فيما يلي:

1. صعوبة التحكم في تحديد المناطق الميرستيمية التي تتكشف منها الأشطاء بالإضافة إلى أن بعض الأشطاء تتكون من براعم عرضية حتى في حالة استخدام مزارع الأفرع.

2. قد تشجع الزراعة المعملية انقسام نوع محدد من الخلايا دون الأخرى وبذلك يتم استبعاد أحد أنواع الخلايا في التكشف.

3. تؤدى سرعة انقسام الخلايا إلى إعادة ترتيب أو انقسام طبقة من الخلايا دون الأخرى مكونة صورة جديدة من الكيميرا.

ومن ثم اعترض موراشيج على استعمال الأنسجة المحتوية على الكيميرا في الإكثار المعملي وعلى الرغم من ذلك نجح إكثار بعض أصناف Chrysanthemum و Carnation المحتوية على كيميرا. إن لم تتبع طريقة تضمن بطء الانقسام الخلوي للمحافظة على الكيميرا، ويتم ذلك بخفض تركيز السيتوكينين في البيئة. لكن يبدو أن الكيميرا في حد ذاتها تؤثر على مدى حدوث التكشف، حيث وبتعريض عقل طرفية من نباتات الأراولا Chrysanthemum morifolium cv. Maghi لأشعة جاما بمقدار 1.5- 2.5 كيلوراد طول موسم النمو تم الحصول على العديد من صور الكيميرا في لون الأزهار وتبرقش الأوراق (شكل رقم 2). وكمحاولة لعزل هذا التباين في صورة طفرات ثابتة قام (2000 ,.Mandal et al) باستخدام تكنيك زراعة أنسجة أجزاء نباتية مختلفة من هذه النباتات معمليا وبالفعل أمكن عزل طفرتين لتبرقش الأوراق وكذلك طفرات ذات ألوان جديدة استعملت كبداية لتكوين صنف جديد. ويبين شكل رقم (3) تأثير استعمال أجزاء نباتية مختلفة على عزل طفرات لونية من نبات الاراولا، وقد استخدمت نفس الطريقة للحصول على سلالات جديدة من قصب السكر. وفي حالات وإن كانت قليلة تتكون الكيميرا عند اشتراك نوعين مختلفين من الكالس في تكوين الفرع كما في الشكل رقم (4).

وتلعب العوامل البيئية أثناء الإكثار دوراً بارزاً في ظهور الكيميرا أو اختفائها من النباتات المستولدة، فعند زراعة أنسجة نبات Host decorata لمدة طويلة داخل المعمل تكونت أفرع من براعم عرضية وبراعم جانبية، لكن فقدت النباتات الناتجة صفة التخطيط الموجودة بالأوراق، وأمكن استعادة تلك الصفة جزئيا بوضع النباتات الناتجة في حجرة باردة حيث تكونت حافة بيضاء خلال 4 أسابيع في 30% من النباتات وزادت هذه النسبة إلى 50% بعد 12 أسبوع. ويرجع ذلك لدخول النباتات مرحلة البلوغ تدريجيا. أما اختفاء لون أوراق Episcia المتكشفة في مزارع الأنسجة فيرجع إلى دخول النباتات مرحلة الصبا مرة أخرى (1993 ,George).

شكل 2: تكوين كيميرا جديدة في الافرع المتكشفة من خلط نوعين مختلفين من الكالس وربما من نوعين نباتيين مختلفين.

شكل 3: كيميرا لونية للنورة الزهرية في نباتات الاراولا عقب المعاملة باشعة جاما في اليمين وفي اليسار كيميرا لتبرقش الأوراق.

شكل 4: تكوين كيميرا بسبب وجود طفرة في الكالس المستعمل للإكثار.