In Vitro Haploid Production in Higher Plants, Volume 1: Fundamental Aspects and Methods
منذ اكتشاف ظاهرة الصبغيات الفردية ، أصبحت التكنولوجيا الحيوية جزءًا لا يتجزأ من الإنشاء الناجح لأصناف وهجينة جديدة من أنواع نباتية مختلفة. على وجه الخصوص ، يتم استخدام هذه التقنيات بنشاط في الزراعة ، والتي تهتم بزيادة حجم المنتجات وتحسين جودتها. يمكن أن يؤدي دمج تقنيات الإنتاج الفردية مع أدوات التكنولوجيا الحيوية الأخرى المتاحة مثل اختيار الواسمات (MAS) والطفرات المستحثة وتقنيات الهندسة الوراثية إلى تسريع تكاثر المحاصيل بشكل كبير. توضح هذه المقالة المراحل الرئيسية في تطوير التكنولوجيا الحيوية منذ عام 1921. والآن يتم استخدامها بنجاح لإنشاء أحاديات مضاعفة لتسريع عملية اختيار النباتات المختلفة ، وعلى وجه الخصوص ، بنجر السكر ، وهو أهم محصول سكري في المناطق التي يوجد بها عدد من النباتات. مناخ معتدل.
هناك عدة طرق للحصول على أشكال بمجموعة واحدة من الكروموسومات. بالنسبة لبنجر السكر ، اتضح أن استخدام التوليد كان مناسبًا ، لأنه في هذه الحالة تبين أن الطرق الأخرى غير فعالة في الإنتاج الضخم للأحاديات. تتناول المقالة مراحل الحصول على سلالات H و DH من Beta vulgaris L. ، بالإضافة إلى المراحل الرئيسية لإنتاج التكنولوجيا الحيوية لمواد التربية متماثلة اللواقح لهذه الثقافة. تشمل هذه المراحل اختيار الأشكال الأبوية - نباتات نباتية مانحة ، وتعقيم براعم ، وإدخال بويضات غير ملقحة في المختبر ، والحصول على أحاديات الصبغيات ، ومضاعفة مجموعة كروموسومها ، وإنشاء أحاديات مضاعفة ، وتحديد البلويد في مراحل مختلفة ، ونقل النباتات التي تم الحصول عليها إلى البيوت الزجاجية وزراعة النمش. تم وصف عدد من المزايا التي تتمتع بها تقنية إنشاء أحاديات مضاعفة في المختبر بالمقارنة مع طرق الاختيار التقليدية. وقد ثبت أن استخدام هذه الأساليب مناسب عند الحصول على أنواع هجينة جديدة عالية الإنتاجية وأنواع من النباتات الزراعية ؛ ومع ذلك ، فإن طرق إنتاج الأشكال متماثلة اللواقح في بنجر السكر لا تزال تتطلب بحثًا إضافيًا يهدف إلى زيادة كفاءة وتكاثر كل مرحلة من مراحل العملية.
بسبب الزيادة في استهلاك المنتجات الزراعية ، نشأت حاجة ملحة لتطوير التقنيات التي تسرع عمليات اختيار المحاصيل المزروعة. بنجر السكر ، وهو أحد المحاصيل الصناعية الرئيسية ، ليس استثناءً لأن استهلاك السكر يتزايد كل عام. تمثل Beta vulgaris L. جزءًا كبيرًا من إجمالي إنتاج السكر في العالم ويأتي حوالي 80 ٪ من سكر البنجر الذي تم الحصول عليه من الدول الأوروبية. في الوقت نفسه ، تعتبر روسيا رائدة من حيث الحجم في زراعة بنجر السكر.
تتمثل المهمة الرئيسية لتربية هذا المحصول في ظل ظروف تكثيف الإنتاج الزراعي في إنشاء أنواع هجينة محلية عالية الإنتاجية على أساس خطي. تتم عملية الحصول على هجينة واعدة بشكل أكثر كفاءة عندما يتم إدخال إنتاج التكنولوجيا الحيوية لمواد تربية جديدة. تحدد الأهمية الاقتصادية الكبيرة لـ Beta vulgaris اهتمامًا كبيرًا بتحسين عمليات التكاثر الدقيق في المختبر ، وإنشاء أشكال أحادية العدد والحصول على أشكال متماثلة اللواقح على أساسها في أعمال التكاثر. يجب أن يكون للصناعة الزراعية الحديثة متخصصون ماهرون في استخدام طرق التكنولوجيا الحيوية من أجل تكثيف الإنتاج الزراعي وتحسين جودته.
كانت ظاهرة الصبغيات الفردية موضع اهتمام علمي منذ بداية القرن العشرين وهي معروفة حاليًا على نطاق واسع في العديد من كاسيات البذور. بدأ تطوير طرق الصبغيات التجريبية بعد ذلك بقليل ، عندما تم اكتشاف إمكانية استخدام نباتات ذات مجموعة واحدة من الكروموسومات في تكوين خطوط نقية لاحتياجات التكاثر. هناك عدة طرق لتشكيل الأحاديات:
1. يتم تلقيح النباتات بواسطة حبوب اللقاح من نباتات من نفس النوع (محرضات الأحاديات) ، والتي تصنف على أنها محفزات pa-ternal أو محفزات الأمهات بناءً على التكوين الجيني للأحاديات التي تم الحصول عليها. على التوالي ، تحمل الفردانيات من الأب والأم الجينوم من الآباء والأمهات. في الوقت نفسه ، يتم التخلص من محفزات الكروموسومات في الخلايا الجنينية أحادية الصيغة الصبغية خلال الأسبوع الأول بعد التلقيح .
2. يتم تلقيح النباتات عن طريق حبوب اللقاح من الأنواع غير المأهولة ، على سبيل المثال ، تهجين القمح مع الذرة. هذه الطريقة فعالة جدًا في إنتاج الأحاديات في معظم Triticum spp. الأنماط الجينية ، بما في ذلك الأشكال التي يصعب الاستجابة في ثقافة الأنثر المختبرية. أظهرت البيانات التي حصل عليها العلماء أن محصول الأجنة أحادية الصيغة الصبغية في التهجينات الفردية وصل إلى 53٪ (دجشوك وآخرون ، 2019).
3. يتم تلقيح النباتات عن طريق حبوب اللقاح من الأنواع البرية الحليفة. تُستخدم هذه الطريقة في اختيار الشعير للحصول على أحاديات الصبغيات عند عبور Hordeum vulgare × H. bulbosum (ما يسمى طريقة "البُصْلُوص"). يحدث التخلص من كروموسومات H. bulbosum أثناء الانقسام الفتيلي وخلال الطور البيني ويصاحب ذلك تكوين النوى الدقيقة والكروموسومات غير المتجانسة. يحدث الإزالة الكاملة لكروماتين الشعير في غضون 5-9 أيام بعد التلقيح. يوفر استخدام تقنية إنقاذ الأجنة (إنقاذ الأجنة) زيادة في كفاءة الطريقة في المرحلة التالية وإمكانية استخدامها في الاختيار