العوامل المؤثرة على النمو والتكشف في مزارع الأنسجة

من المعلوم أن بكل خلية نباتية مخزون من المعلومات الوراثية الخاصة بجميع الصفات المميزة للنبات، لكن في الظروف العادية لا يحدث تعبير لكل الجينات الموجودة في الخلية في ذات الوقت. ومن ضمن المعلومات الوراثية بالخلية تلك التي تمكن الخلية من أن تظل على صورة تطورية ظاهرية أو وظيفية محددة لعمر معين يطول أو يقصر حسبما تتغير الظروف المحفزة لعمل هذه الجينات. ويشير ذلك إلى أن الطرز المظهري للخلية أو النبات بصورة عامة هو عبارة عن التفاعلي بين تركيبها الوراثي والعوامل البيئية. وعلى هذا يمكن لأي خلية تحت ظروف محددة تكوين نبات كامل حيث تعمل زراعة الأنسجة على استحثاث الجينات المنوط بها دفع الخلية للتكشف وإعادة تكوين نبات كامل أو عضو مختلف كأن يتكون جذر من خلايا الورقة من التعبير عن نفسها. وهذا التحفيز قد يكون عن طريق عوامل طبيعية أو كيميائية، لكن من الغريب أن الخلايا في نفس النسيج لا تستجيب بنفس الطريقة ويطلق على الخلية التي تستجيب لتلك المستحثات بـcompetent أي مؤهلة.

لكن حتى الآن هناك صعوبة في دراسة لماذا هناك خلايا مؤهلة وأخرى غير مؤهلة حيث لا يمكن معرفة تلك الخلية إلا بعد استجابتها لمنظمات النمو وانقسامها لتتحول إلى صورة جديدة لا يمكن معها تحديد سبب استجابتها (2008 Preece). وعلى هذا فإن فهم هذه الآلية عبر الدراسات الجزئية قد يمكن من حل مشكلة دفع النباتات أو الخلايا التي عرفت بعدم استجابتها لزراعة الأنسجة. وغالباً يكون هذا التعبير ثابت في زراعة الأنسجة وينتقل من الأمهات إلى الأجيال الناتجة بالإكثار الخضري. لكن بالتكاثر الجنسي للنباتات الناتجة من زراعة الأنسجة فإن هذه الصفات التي تم التعبير عنها نتيجة تنشيط بعض الجينات تختفي مرة أخرى، ويطلق على هذا التنشيط المؤقت للجينوم بالوراثة الفوقية epigenetic. ويعتبر ذلك لب عمليات الإكثار عموما وزراعة الأنسجة على الأخص (2002 ,.Hartmann et al). ومن أمثلة الصفات التي أمكن تحفيزها معمليا والحفاظ عليها لمدة طويلة:

1. الصفات المظهرية المميزة لمرحلة النمو التي زرع فيها النسيج.

2. التعبير عن الجنس في الأزهار.

3. تحفيز الخلايا على تكوين نوع واحد من الأعضاء.

4. قدرة الخلايا على النمو والتكشف.

5. عدم الحاجة إلى بعض الإضافات للبيئة مثل منظمات النمو فيما يعرف بـhabituation.

ومعظم صور التعبيرات الجينية يمكن أن تحفز أو تحور بتأثير المواد المضافة للبيئة خاصة منظمات النمو. وعلى هذا فإن الأنسجة التي تم تحديد وظيفتها أو شكلها بمعنى أنها تكشفت يمكن أن يعاد تكشفها مره أخرى إلى أعضاء جديدة أو تحولها إلى خلايا ميرستيمية أو كالس. لكن لو كانت الخلايا لا تملك تلك القدرة أو فقدتها - وهي من الاحتمالات الواردة أثناء زراعة الأنسجة أو إذا كانت الظروف البيئية غير ملائمة فتبقى الخلية على حالتها السابقة دون تغيير، ويستمر النسيج في النمو على حالته السابقة كأنه لم يفصل من النبات الأم. وقد تستمر قدرة الخلايا في النمو والتكشف عدة أجيال في زراعة الأنسجة ثم تفقد الخلية تلك القدرة والتي قد ترجع إلى حدوث طفرات تعوق استمرار ذلك.

إن عملية النمو والتكشف في مزارع الأنسجة من العمليات المعقدة ويتحكم فيها العديد من العوامل وتقسم هذه العوامل إلى عوامل وراثية، وهي بالطبع أهم العوامل فلو كان التركيب الوراثي لا يمتلك القدرة على النمو أو التكشف في زراعة الأنسجة فلن تنجح زراعة الأنسجة لهذا النبات تحت أي ظروف. وهناك العوامل المتعلقة بالظروف البيئية من حيث الوسط الغذائي المستعمل والظروف البيئية المحيطة بالمُستأصل النباتي. وقد انخرط الكثير من الدارسين لمزارع الأنسجة في دراسة تأثير منظمات النمو لما تحدثه من تأثير واضح وسريع على استحثاث العوامل الوراثية لتتكشف الخلية. وبالطبع فإن هذه العوامل تتداخل مع بعضها البعض مما يزيد من صعوبة الوصول إلى التوليفة المثلى من تلك العناصر لإكثار بعض النباتات.