| | | الزيارات: 10058 طباعة

V- تطبيقات عملية زراعية (تحور وراثي)

من أهم الأمثلة الناجحة عن استخدام التحور الوراثي في المجال الزراعي نذكر :

آ- إنتاج مزروعات مقاومة لمبيد الأعشاب Obtention des cultures resistantes aux herbicides 

تُعتبر الأعشاب الضارّة من أهم الإجهادات الإحيائية التي تُنافس المحصول المزروع على الغذاء والماء وتُقلّل من المردود في وحدة المساحة لحوالي 30-40%. ويضطر المُزارع لاستخدام مُبيدات الأعشاب الكيميائية للتخلّص من هذا العدو. غير أن لهذه المبيدات آثار ضارّة للتربة وللبيئة وللمحصول نفسه الذي يتحسّس جداً لمبيدات الأعشاب غير الاختيارية، إلا أنه وعلى الرغم من التوصل إلى بعض المبيدات الاختيارية أو تلك التي تُستخدم قبل الزراعة أو قبل الإنبات أو في الأراضي البور فإن لها آثار ضارّة تتمثّل في الأثر المُتبقّي وتأثيراته على صحّة المُستهلك إضافة إلى التأثيرات البيئيّة والتغيّرات في التنوّع الحيوي، فإن هناك أيضاً مشاكل الأسعار المُرتفعة وصعوبة تواجد المُبيد عند الحاجة، وصعوبة حفظه لمدّة طويلة وضرورة توفّر تقانات خاصّة عند التحضير والاستعمال.

وهكذا فقد اتّجهت الأبحاث والدراسات نحو التحور الوراثي لنقل وإدخال مورثات مُقاومة للمُبيد بحيث تُصبح المحاصيل متحمّلة للمبيد عند استخدامه بينما يفتك المبيد بالأعشاب لكونها لا تملك المورثة المسؤولة عن مقاومة المبيد.

مثال 1 :  تعديل الإنزيم الهدف لمبيد الأعشاب Modification de l'enzyme cible de l'herbicide

- يُهاجم مُبيد الأعشاب الإنزيم المعروف باسم ESPS والذي له مُهمّة تسليك عمليات تركيب الأحماض الأمينية العطرية، يُفرز المبيد مادة Glyphosate وهي مادة مُثبطة لعمل الإنزيم ESPS.

وقد تم عن طريق التحوير الوراثي إدخال مُورثة مسؤولة عن تسليك الإنزيم ESPS تمّ الحصول عليها من بكتريا السالمونيلا تيفوريم الطافرة تمنح النبات إمكانية مقاومة مادة Gglyphosate.

- كما ويهاجم مبيد الأعشاب من خلال احتوائه على مادة السلفونيلورية Sulfonylurées acetolactate synthase المثبطة للإنزيم أسيتو لاكتات سسينتير وهو إنزيم مسلك تركيب الأحماض الأمينية المتفرعة مثال: الفالين، لوسين، وإيزولوسين.

وقد تم الحصول على نباتات محورة وراثياً من خلال إدخال مورثة التبغ الطافرة والتي ترمز الإنزيم المقاوم لهذه المادة.

مثال 2 :  إدخال مورثة تعمل على تفكيك مبيد الأعشاب

- تعمل مادة البروموكسينيل Bromoxynil على توقف التمثيل الضوئي photosynthèse في النباتات من مجموعة ثنائيات الفلقة لكونها تتدخل بعملية التمثيل الضوئي الثاني وهي مادة سامة النبات يطرحها مبيد الأعشاب.

وتعمل المُركبات الناتجة من النوع CN-COOH في وحيدات الفلقة على سمية الخلية النباتية، ويوجد في وحيدات الفلقة الإنزيم mitrilase الذي يزيل سمية هذه المركبات لكونه يحلل ويحول المركبات الآزوتية، وقد أدخلت مورثة الجرثومية إلى كل من التبغ والقطن فأصبحت نباتات مقاومة لكون هذه المورثة تزيل السمية desintoxicatoin وتفكك مبيد الأعشاب.

- تعمل مادة فوسفينوتريسين Phosphinotricine الناتجة عن إضافة مبيد الأعشاب PPT على تثبيط إنزيم الغلوتامين سنتار وهو إنزيم ضروري وجوهري في مسار عمليات تمثيل الآزوت في النبات.

وقد تم إدخال المورثة الجرثومية المرمزة للإنزيم Phosphinotricine actyl transferase إلى محصول التبغ فأصبح مقاوماً لهذه المادة المثبطة phosphinotricie. كما وتم  إدخال مورثة مقاومة لهذه المادة إلى محصول الحمص والعدس ليُصبحا مقاومين ومتحملين لمبيد الأعشاب PPT والمورثة هي bar و gus A وهي مورثات بكتيرية مُستورَدة. وقد تم التوصّل إلى نباتات مقاومة للمبيد من هذه الأنواع.

مثال 3 :  مقاومة المسبّبات المرضية Resistance aux agents phytopatogenes

كما هو الحال في منافسة الأعشاب الضارة للمحاصيل الزراعية فإن المُسبّبات المرضية من فطريات وبكتريا وفيروسات وعناكب وديدان خيطية تُسبّب خسائر كبيرة جداً في الإنتاج الزراعي وأن التصدي لمحاربة هذه المسببات الممرضة يكلف كثيراً من المال والجهد بفعل استخدام المبيدات الكيميائية.

وقد توجّهت الأبحاث والدراسات نحو المقاومة الوراثية لهذه الإجهادات الأحيائية ونقل مورثات المقاومة إلى النباتات المزروعة باستخدام تقانات الهندسة الزراعية والتحور الوراثي.

- مقاومة المسببات الفيروسية Resistance aux virus

تتكوّن الفيروسات من الحمض النووي DNA أو من الحامض RNA المُحاط بمحفظة بروتينية، يضم مجين الفيروس عدد قليل من المورثات توجه عادةً إنزيم التناسخ الذي يعمل على مضاعفة الـ RNA وليكون حولها بروتين المحفظة وبروتين الحركة المسؤول عن انتشار الفيروس من الخلية النباتية.

تتكاثر الفيروسات حصراً في خلايا العوائل المضيفة لها.

وقد تم إدخال مورثة إلى بروتين المحفظة لإحداث تحورات فيه تطال إنزيم التناسخ الفيروسي وإفساح المجال للـ RNA المُعاكس ليأخذ مكان الـ RNA المرمز لإنزيم التناسخ وبذلك يصبح نبات التبغ مقاوماً للمرض.

كما وأن هناك دراسات لإعطاء النبات مقاومة ضد فيروس مُعين من خلال إفساح المجال أمام الريبوزيمات وهي جزيئات من RNA تعمل على الإنزيمات الناسخة للفيروس بالانغلاق أو الانشطار النوعي للـ RNA.

- مقاومة الحشرات Resistance aux insectes

يتمتّع البروتين الموجود في بكتريا باسيلس تورينجنسن Bacillus thuringensis بخصائص مبيد للحشرات من رُتبة حرشفيّة الأجنحة وغمدية الأجنحة وليس له تأثير على الثدييات.

وقد تم إدخال مورثة مُرمزة لهذا البروتين إلى عدد من المحاصيل مثل التبغ والذرة والقطن والبطاطا، فأصبحت مقاومة لهذه الحشرات حيث تتسمّم اليرقات وتموت أو يحدّ جداً من فعالياتها وأضرارها.

كما ويمكن وقاية النباتات من أضرار الحشرات من خلال تثبيط الإنزيمات الحالة للبروتين عند الحشرات مثال البروتياز. وبذلك تصبح الحشرة غير قادرة على هضم البروتينات النباتية وتتوقف عن التغذية والنمو والتكاثر.

مثال 4 :  تحسين نوعية المُنتج الزراعي  Amélioration de la qualité des produits agricole

- تحسين نُضج الثمار Amélioration de la maturité des fruits

تُعاني ثمار البندورة من التلف والرخاوة ومن التدهور والتشقّق للغلاف الخلوي البكتيني وذلك خلال مراحل النضج ويُؤدّي ذلك إلى سرعة تلف الثمار ودخول بعض المُسبّبات المرضيّة إلى الثمرة.

ويعود السبب في ذلك إلى وجود الإنزيم Poly lacturonase وقد تم تحسين مسيرة نضج الثمار من خلال إدخال المورثة المرمزة لتركيب الرنا المتمم للرنا الرسول m RNA أي رنا معاكس antisens وبالتالي الحدّ من نشاط الإنزيم poly lacturonase والمحافظة على الثمار سليمة ومُكتنزة وزاهية ممّا يسهل نقلها وحفظها وتصنيعها وتسويقها.

- مستوى الليغنين Teneur en Ligine

يُشكّل الليغنين إحدى صعوبات تصنيع الورق من ساق الأشجار مثل الحور والكينا. وقد أمكن عن طريق الرنا الرسول المعاكس mRNA التوصّل إلى خفض نسبة اللغنين في ساق هذه الأشجار.

- تلون الأزهار coloration des fleurs

تحفز الإنزيمات النوعية تركيب الصبغات الملونة للأزهار مثال: الأنثوسياتين والفلافونات. ويمكن عن طريق إدخال مورثة إلى الخلية مرمزة لإنزيم غير موجود في الحالة الطبيعية في النبات من إظهار لون ما على الزهرة. أو عن طريق تثبيط الإنزيم بالرنا المعاكس mRNA لإنزيم موجود بصورة طبيعية في النبات.

- تحسين النوعية الغذائية Amelioration de la qualité nutritives

يُعاني الناس الذين يعتمدون في غذائهم على حبوب الرز كمصدر أساسي في التغذية وبخاصة الأطفال منهم من أعراض نقص فيتامين A (مرض الاسكربوط). وقد أمكن عن طريق إدخال مورثة للإنزيمات المحفزة لتركيب مادة بيتاكاروتين المولدة لفيتامين A  إلى نبات الرز وإلى البذور المقشورة منه.

كما وتم تعديل تركيب الأحماض الدهنية لبعض المحاصيل الزيتية مثال الكولزا (اللفت الزيتي) من خلال زيادة نسبة الأحماض الأمينية في البذور، أو من خلال زيادة نسبة الأحماض الدهنية غير المشبعة insaturés وبالتالي الحد من مخاطر الأزمات الوعائية القلبية لدى مستهلكي زيت الكولزا.

مثال خاص :  إنتاج نباتات عقيمة الذكر Création des variétes mâle stérielles

تصطدم عمليات التهجين في خلطيات التلقيح أحادية المسكن بضرورة إجراء عملية الخصي Castration لجعل مجموعة من النباتات أنثى ومجموعة أخرى تعطى غبار الطلع لها وبالتالي الحصول على نباتات الجيل الأول الحاملة لقوة الهجين.

- وحيث إن عملية الخصي على غاية من الصعوبة عند القيام بتهجين أعداد كبيرة من النباتات للوصول إلى الجيل الأول F1 وبكميات كافية للزراعة وتزداد الأمور تعقيداً عندما تكون الأزهار خنثى وصغيرة الحجم.

وقد أمكن التوصّل إلى نباتات عقيمة الذكر في عدد من المحاصيل الزراعية من خلال إدخال مورثة ريبونكلياز إلى نبات التبغ لتقوم بمهمة تخريب خلايا البساط المحيطة بحبة الطلع والتي عليها تغذيتها، وقد أدى ذلك إلى عدم تشكل غبار الطلع والحصول على نباتات عقيمة الذكر.

مثال 6 :  إنتاج مواد متعددة الفوائد Production de substances avec interésts multiples

- تقوم النباتات ومن خلال قيامها بعمليات الاستقلاب metabolisme بتركيب عدد من المركبات الغذائية الضرورية لنموها واستمراريتها، مثال: تصنيع الكربوهيدرات، اللبيدات، والبروتينات.

كما وتصنع مواد ثانوية الأهمية ولكن لها أدوار حيوية وفاعلة في مقاومة الإجهادات، وأخرى ضرورية لبعض الصناعات الغذائية والاستخدامات الطبية والصيدلانية، مثال: مواد التحلية، العطورات، المُنكهات المُلونات وغيرها (educorants, parfums, aromes, colorants). ومن المركبات الطبية والصيدلانية وتكون النباتات :

مضادات الالتهاب

Anti inflammatoires

مضادات التشجنج

Anti splasmodiques

المسكنات

Analgestiques

مقويات قلبية

Cardiotomiques

مضادات الأورام

Antitumoraux

خافضات الضغط الشرياني

Hupotenseur

مضادات حيوية

Antibiotiques

مضادات البرداء

Antipaludisme

ويُمكن عن طريق التحوير الوراثي وإدخال مورثات مرمزة للإنزيمات المُتحكّمة بتكوين وتصنيع هذه المركّبات زيادة المادة المُنتجة أو توجيه النبات نحو تصنيع المُركّبات المطلوبة من خلال إجراء تعديلات في عمليات الأكسدة والإرجاع أو عمليات الهدروكسيلاثيون أو عمليات التمثيل والأسترة وغيرها.

كما وبات من المُمكن جعل النباتات تتّجه نحو إنتاج مواد علاجية، مثل: السيروم الألبومين، الهرمونات أنترفيرون، الغلوبولينات المناعية، الببتيدات. كما وتمكّن العلماء عن طريق التحوير الوراثي للنبات من إنتاج مُركّبات تُشبه البلاستيك تحلل بيولوجياً.