| | | الزيارات: 11168 طباعة

IV- نقل المادة الوراثية

Transfers de materiaux génétiques

تُؤدّي عملية نقل مورثة أو قطعة من DNA من كائن إلى آخر بعيداً عن التهجين والتصالب الجنسي إلى تحوير المخزون الوراثي لهذا الكائن بهدف تحسينه وعدم الإضرار بخصائصه وصفاته المُكتسبة، وهذا ما يُعرف بالتحور الوراثي والوصول إلى كائنات OGM مُحورة وراثياً. حيث تستخدم العضويات الحية أو مورثات منها لإحداث تعديلات وراثية في الخلية النباتية أو الحيوانية أو في الأحياء الدقيقة، وترجع إمكانية إجراء عمليات نقل مورثات بين أنواع متباعدة إلى أن الدانا DNA أو الحامض النووي موجود لدى كافة الكائنات الحية، وعلى درجة عالية من التشابه من حيث التكوين، من حيث تسلسل الأحماض الأمينية الداخلة في تركيبها أو من حيث نوعية هذه الأحماض.

وكما هو معروف فإن الدنا DNA عبارة عن سلسلة مُضاعفة مُلتفة حلزونياً مُكونة من سكر وفوسفات وأربع أُسس آزوتية هي الأدنين، والغوانين، السيتوزين، والثيامين. وأن هذه الدنا قابلة للنقل وللصق ولإعادة الترتيب.

النباتات المُحورة وراثياً (Les plantes transgeniques (P.G.M

تُنقل المادة الوراثية إلى النبات لعدّة أهداف وبعدّة طُرق.

ومن أهم أهداف هذا التحور:

  • إنتاج نباتات متحملة لمبيدات الأعشاب.

  • الوصول إلى زراعات متحملة للمسببات المرضية والحشرات.

  • تحسين نوعيّة المُنتج الزراعي.

  • إنتاج مواد مُتنوّعة للاستخدامات الصناعية والطبية والصيدلانية.

ومن أهم الطرائق في نقل المورثات إلى النباتات الحية :

  • القصف الحيوي (Bombardement Biologique (Biolistique

  • مدفع الجزيئات (Fusil de gènes (gène gun

  • الثقب الكهربائي (Perforation éléctrique (Electroporation

  • الوسيط البكتيري (Bactrien transporation (indirected

وسنُحاول التطرّق إلى أكثر هذه الطرائق استخداماً في القطاع الزراعي.

 1- مدفع قذف الجزيئات Bombradement des particules :

وهي إحدى الطرق المباشرة المُستخدمة للتحوير الوراثي في النبات من خلال استخدام مدفع أو بارودة القذف.

تعتمد هذه الطريقة على قذف رصاصات مصنوعة من الذهب أو من التنغستين حجمها بين 0.5 – 1 ميكرون وسرعتها حوالي 430 م/ثانية، تكون مُحمّلة بقطعة من البلازميد المؤشب TDNA الحاوي على مورثة المقاومة المُراد نقلها إلى الخلية النباتية.

تتم عملية القذف تحت ضغط من غاز الهيليوم بحيث تخترق هذه الرصاصات جدار الخلية إلى السيتوبلازم ومنه إلى النواة وإلى المجين genome وهو المجموعة الكروموزومية في الخلية النباتية الحاملة للمحزون الوراثي للنبات.

تُعدّ هذه الطريقة سهلة التطبيق وبخاصّة لدى النباتات أُحادية الفلقة monocotlfedon مثال: الشعير، القمح، الذرة، وغيرها.

وقد استُخدمت هذه الطريقة بنجاح لتحوير البلاستيدات في الصانعات الخضراء والتي تحتوي على DNA غير نووي وذلك بهدف تحوير مُركّب chromoplaste في الأزهار لتحسين لونها أو لتحوير مادة amimoplaste في البذور لتحسين المكونات الكربوهيدراتية فيها.

ومن أهم صعوبات هذه الطريقة المباشرة لتحوير النباتات هي سرعة إخماد المورثة المُدخلة وعدم ثباتية قدرتها وفعاليتها عبر الأجيال الأنعزالية.

 2- التثقيب الكهربائي Perforation éléctrique :

وتتلخّص بإجراء عملية تحضين لخلايا نباتية منزوعة الجدار الخلوي protoplast قادرة على التجديد وإعطاء نبات كامل حي.

تحضن هذه الخلايا incubation في وسط غذائي يحتوي على DNA الحاملة للمورث المطلوب والمقاوم لفعل المبيدات الحيوية antibiotics وتستمر عملية التحضين حتى تنتهي عملية الاندماج بين الجهتين وبالاستعانة بخلق حقل كهربائي عالي الكمون لفترات قصيرة ومتكررة بما يسمح بإحداث ثقوب في الغشاء البروتوبلازمي لتنفذ منه قطعة الدانا DNA الحاملة لمورث المقاومة.

 3- الانتقال غير المباشر عبر الوسيط البكتيري Transporatation indirecte :

تُعدّ هذه الطريقة حالياً من أكثر طرائق التحور الوراثي النباتي استخداماً وانتشاراً ولها العديد من التطبيقات الميدانية محلياً وعالمياً، وتعتمد عملية التحوير على الوسيط البكتيري من النوع Agrobacterium tume facien حيث تنقل المورثة المسؤولة عن الصفة المراد الحصول عليها في النبات من الكائن الحامل لها حيث تعزل وتنقل إلى البكتريا الوسيط ثم تنقل إلى DNA الحاملة لها لتنقل بعدها من البكتريا الوسيط إلى الخلية النباتية.

يتم الحصول على الدانا DNA الحاملة للمورثة المطلوبة والمُراد نقلها من مُضيفات واسعة الانتشار. على أن تكون هذه القطعة موجودة على شكل بلازميد ثنائي الأزرع يمكن نقله وإكثاره في الخلايا البكتيرية من النوع E. coli أو  Agrobacterium tumefacien، بالإضافة إلى ضرورة وجود مورثة معلمة (موسومة) تجعل من عملية الكشف والتحقق من عملية نقل المورثة إلى الخلية النباتية أمراً ممكناً ودليلاً على وجود المورثة المسؤولة عن المقاومة لكونهما مرتبطان ببعضهما بعضاً.

توجد بكتريا Agrobacterium tumefacien في التربة الزراعية وتصيب النباتات من ثنائيات الفلقة dicotyledon بتضخم في منطقة العنق.

تتميّز هذه البكتريا بأنها تحتوي بالإضافة إلى الكروموزومات المُكوّنة للمجين ما يُعرف بالبلازميد Ti ويتشكّل البلازميد من جزء من الـ DNA كبير العَدّ 200-400 نكلوتيد وهو الذي يقوم بتحريض الأورام في النبات. يتميّز هذا البلازميد بأنه يتضاعف ذاتياً ويمكن نقله إلى مجين الخلية النباتية، وله أزرع يميناً ويساراً يصل حجم كل منها إلى 25 نكلوتيد أي ما يساوي حوالي 10% من حجمه الكلي. تحمل المورثات المُسرطنة على هذه الأذرع وهي المسؤولة عن إحداث الورم.

يمكن إدخال مورثات مندمجة لتحل محل هذه المورثات على الأذرع ومن ثم نقلها من البكتريا للنبات.

تُستخدم تقانة التثقيب الكهربائي لنقل قطعة الدانا DNA من الكائن المعطي والتي تحمل مورثة المقاومة أو المورثة المطلوبة إلى الخلية البكتيرية من سلالة (Aglo) من النوع Agrobactrum tumefacien.

وتتم العملية بوضع قطعة الـ DNA الحاملة لمورث المقاومة في حجرة صغيرة مخبرياً وتوضع معها بنفس الحجرة بكتريا من السلالة المُشار إليها أعلاه. تُعرض الحجرة لصدمة كهربائية لمدة عدّة ثوانٍ وبشكل يسمح بإحداث ثقوب في الجدار الخلوي لبكتريا الأكروبكتريوم لتدخل من خلالها قطعة الـ DNA إلى مجين الخلية البكتيرية.

ثم تجرى عملية تضخيم للـ DNA العائد لبكتريا الأكروبكتريوم باستخدام تقانة PCR ثم تنقل الـ DNA المكاثرة والمتضخمة إلى جهاز الرحلان الكهربائي لفصل الـ DNA الحاملة للمورثة والتي هي عادة أكبر حجماً من الـ DNA غير الحاملة لها. ثم توضع الـ DNA الحاملة للمورثة تحت الأشعة فوق البنفسجية بعد أن تكون قد صبغت بمادة بروميد الأيثيديوم وذلك بهدف تمييز الـ DNA المطلوبة وفصلها ومن ثم نقلها إلى الخلية النباتية.

تتم عملية نقل الـ DNA المصبوغة ببروميد الأيديثيوم والحاملة للمورثة المطلوبة والتي أخذت من البكتريا الوسيط من خلال زراعتها في وسط مُغذي وبشكل مشترك مع الخلايا النباتية لمدّة 3 أيام. وتغسل بعدها البكتريا بمادة مميتة لتبقى الخلايا النباتية التي تحمل الـ DNA البكتيرية والتي تضم مورث المقاومة وهي لا تتأثر بالمادة القاتلة للبكتريا.

تُوضع الخلايا النباتية المحورة في وسط غذائي يحتوي على مضاد حيوي وهرمونات نباتية بقصد النمو والتجديد للوصول إلى نبات محوّر كامل ومقاوم.

يمكن أن تكون الخلايا النباتية الموضوعة في زراعة مشتركة مع الأجروبكتريوم على شكل خلايا نباتية منزوعة الجدار (بروتوبلاست).

أو على شكل أقراص ورقـيّة.

أو على شكل أجنّة حديثة العمر منزوع عنها جزء من القمّة النامية.

أو على شكل كالوس أو غيرها قابلة للتجديد ناتجة عن عمليات زراعة الأنسجة.

علماً أن هناك طريقة أخرى لنقل البلازميد ثنائي التفرع حامل لمورث المقاومة إلى خلايا الأجروبيروم هي تقانة التزاوج ثلاثية الآباء.