أنواع مزارع الأنسجة النباتية

هناك عدة أنواع من مزارع الأنسجة كما يبينها الشكل التالي ويتوقف الدافع من استعمال نوع محدد منها على الهدف المنشود من عملية الزراعة. فعلى سبيل المثال تستعمل زراعة القمم الميرستيمية بغرض الحصول على نباتات عديدة خالية من الفيروس، بينما تستعمل العقد الساقية لغرض الإكثار الدقيق، ومزارع المتك للحصول على نباتات احادية العدد الكروموسومى وتقسم أنواع مزارع الأنسجة إلى نوعين أساسين هما:

أولاً: مزارع الأنسجة المتكشفة أو مزارع الأعضاء Differentiated or Organized culture

وقد يطلق عليها أيضا المزارع المتميزة أو المتشكلة وهي تعنى زراعة أعضاء نباتية كاملة التكوين كالبراعم، والأجنة، والجذور أو أعضاء في بدء تكوينها كالقمم النامية للسوق أو الجذور أو مبادئ الأوراق والأزهار وذلك بعد فصلها من النبات الأم أو عقب تكوينها من زراعة مستأصل نباتي آخر. والهدف من تلك المزارع هو دفع هذه الأجزاء لاستكمال نموها بنفس النمط كما لو كانت متصلة بالنبات الأم إما بغرض بعض الدراسات كتتبع عملية الإخصاب أو بغرض الإكثار ويضم هذا القسم عدد من الأنواع هي:

شكل يبين: أنواع مزارع الانسجة المستعملة لإكثار النباتات (معدل عن 1993، Geotge)

1 . زراعة القمم الميرستيمية Meristim culture:

وهي عزل جزء صغير جدا من القمة النامية لا يتجاوز طوله 0.4 مم وعرضه حوالي 0.1 مم مع واحدة أو اثنين فقط من مبادئ الأوراق، ولذا تصنف ضمن مزارع الأنسجة المتكشفة، وإن كانت بعض المراجع تصنفها ضمن المزارع غير المتكشفة وزراعته في وسط غذائي معين ليعطى نباتاً واحداً غالباً. وتستعمل هذه الطريقة للحصول على نباتات خالية من الأمراض الفيروسية، وإكثار بعض النباتات الأخرى مثل الاوركيد. ويجب أن تستهل زراعة الأنسجة في النباتات المصابة بالفيروسات أو تلك المعروفة بحساسيتها العالية للفيروسات كالموز والبطاطس والداليا بزراعة القمم الميرستيمية مع إجراء اختبارات للتأكد من خلو النباتات الناتجة من تلك الفيروسات قبل استعمالها للإكثار المعملي بالطرق الأخرى.

2. زراعة القمم النامية Shoot tip culture:

وهي عزل جزء صغير من القمة النامية مع عدد قليل من مبادئ الأوراق وزراعته في وسط غذائي ليعطى نباتا واحد أو أكثر بشرط أن تكون من براعم سابقة التكوين على النبات الأم. وبذلك تعتبر من طرق حفظ الأصول الوراثية. وتعد زراعة القمم الميرستيمية والقمم النامية من أكثر أنواع مزارع الأنسجة استعمالاً.

3. زراعة العقد الساقية :Stem node culture

وفيها يقسم الساق إلى عدة أجزاء يحتوي كل منها على عقدة بها برعم واحد أو أكثر فينمو كل برعم مكونا ساقاً. وتستعمل طريقتي القمة النامية والعقد الساقية للإكثار التجاري للعديد من النباتات.

4. زراعة الأجنة Embryo culture:

وفيها يعزل الجنين عن اغلفة البذرة أو الثمرة في مرحلة مبكرة بعد الإخصاب أو عقب تمام تكوينه ثم يكمل نموه ويعطى نباتاً. وتستعمل هذه الطريقة للتغلب على بعض المشاكل التي تؤدى إلى موت الجنين بعد عمليات التلقيح والإخصاب وكذلك في تقصير دورة التربية لبعض النباتات. ويجب عدم الخلط بين مزارع الأجنة والأجنة الجسدية حيث تتكون الأخيرة بعد زراعة المستأصل النباتي معمليا .

5 . زراعة الجذور Root culture:

حيث تفصل الجذور وتزرع في وسط النمو وتستعمل هذه الطريقة غالباً للحصول على المواد الطبية الفعالة معملياً.

6 . زراعة المبايض والأزهار المفصولة :Ovules and excised flowers culture

تفصل المبايض فقط أو الزهرة كاملة وتزرع في الوسط الغذائي بهدف التغلب على بعض المشاكل الناتجة عقب الإخصاب كسقوط الأزهار قبل تمام تكوين الجنين كذلك لإحداث الاخصاب المعملي.

7. زراعة المتك Anther culture:

وفيها يزرع المتك المحتوى على حبوب لقاح كاملة التكوين أو الخلايا الأمية لحبوب اللقاح microspors لتكوين أفراد أحادية التركيب الوراثي ويتم ذلك بتكوين أجنة جسدية أي جنين يشبه الجنين الجنسي لكن بدون حدوث عمليتي التلقيح والإخصاب. وقد يحدث ذلك مباشرة من المُستأصل النباتي أو تتكون النباتات بطريقة غير مباشرة عقب تكوين الكالس. وقد يتم زراعة حبوب اللقاح لنفس الغرض والتي تسمى pollen grain (microspore) culture. وربما يصنف البعض زراعة المتك على أنها من ضمن المزارع غير المتكشفة.

ثانيا: المزارع غير المتكشفة Non-differentiated or Non-organized culture

يتكون النبات الكامل من عدة أعضاء وكل عضو يتكون من مجموعه من الأنسجة المتخصصة من حيث الشكل الظاهري أو التشريحي أو الوظيفي، أي أن كل نسيج في العضو متحور للقيام بدور معين ويطلق على ذلك التحور عملية التكشف differentiation فالورقة على سبيل المثال تتكون من عدة أنسجة كل نسيج يتكون من خلايا ذات مواصفات محددة ولكل منها شكل ودور محدد وغالباً يندر وجود صور من النمو غير المتخصص في الطبيعة ومن أمثلتها الأورام الناتجة عند إصابة بعض أنواع النباتات بأنواع من البكتيريا كمرض التدرن التاجي الناتج من الإصابة بكتيريا Agrobacterium tunefaciens. لكن هذه الصورة من عدم التكشف شائعة في زراعة الأنسجة حيث تتحول الأنسجة المتكشفة إلى أنسجة غير متكشفة تعرف باسم الكالس callus. ولا يحتوي الكالس على تراكيب مميزة على الأقل في بداية تكوينه بل على عدد غير محدد من الخلايا غير المتكشفة والتي تشبه الورم. وقد يكون من الصعب المحافظة على نمو الخلايا المتكشفة في زراعة الأنسجة دون ارتدادها إلى الصورة غير المتكشفة أي الميرستيمية التي لها القدرة على النمو والانقسام لمدة طويلة في بيئة شبه صلبة أو سائلة وبصورة عامة لا يفضل استعمال هذا النوع من المزارع في عمليات الإكثار لتفادي حدوث تغييرات وراثية في النسل الناتج، لكن لهذه المزارع أهمية كبيرة في برامج التحسين الوراثي. ويضم هذا القسم عدة أنواع من مزارع الأنسجة وهي:

1. زراعة الكالس Callusculture: وهي زراعة ونمو كتل من الخلايا غير المتكشفة التي تنتج من نمو نسيج متكشف أو غير متكشف من عضو نباتي. وتستخدم هذه الطريقة في انتخاب نباتات ذات صفات معينة وإنتاج معلق الخلايا.

2. زراعة معلق الخلايا :Cell suspension culture وهي تشير إلى زراعة الخلايا في صورة فردية أو كتل صغيرة منها في وسط غذائي سائل مع ضمان وجود تهوية بطريقة ما لهذه المزارع. والغرض الأساسي من هذا النوع هو إنتاج المواد الفعالة أو الثانوية معملياً، بالإضافة لاستخدامها كوسيلة لانتخاب نباتات ذات صفات فريدة. ويعتبر Bergmann أول من استطاع الحصول على معلق الخلايا الفردية من نبات الدخان في سنة 1960 .

3. زراعة البروتوبلاست Protoplast culture: عبارة عن نزع الجدار الخلوي للخلية وزراعة الخلية عارية منه، فما يلبث أن يتم اعادة تكوين الجدار الخلوي وانقسام الخلية لتكون الكالس الذى يمكن أن يتكشف منه الأشطاء أو الأجنة الجسدية. وتستخدم مزارع البروتوبلاست وهي من احدث تقنيات زراعة الأنسجة في إجراء التهجين بين أنواع نباتية يصعب التهجين بينها في الطبيعة. وبالفعل نجح العديد من العلماء في الحصول على هجن نوعية جديدة وهجن من نباتات عقيمة كالنباتات احادية وثلاثية العدد الكرموسومى والزراعة المعلق الخلوي والبروتوبلاست أهمية كبيرة في دراسة فسيولوجيا النبات وعلاقة الأمراض والطفيليات المختلفة به وكذلك عمليات النقل الجيني والتحول الوراثي Transformation للحصول على أفراد تحمل صفات ربما من أصل غير نباتي.