Plant Cell and Tissue Culture for the Production of Food Ingredients

    Plant Cell and Tissue Culture for the Production of Food Ingredients 
Author(s):    Tong-Jen Fu, Gurmeet Singh, Wayne R. Curtis (auth.), Tong-Jen Fu, Gurmeet Singh, Wayne R. Curtis (eds.)
Series:        Periodical:   
Publisher:    Springer US    City:   
 

Year:    1999

ما هي زراعة الأنسجة؟

زراعة الأنسجة هي تقنية متقدمة لتكاثر النباتات، حيث يتم زراعة عدد قليل من أنسجة النباتات في بيئة اصطناعية خاضعة للرقابة في ظل ظروف معقمة تمامًا. تم تقديم مفهوم القدرة الكلية (قدرة الخلايا النباتية على التجدد إلى نبات كامل) وزراعة الأنسجة لأول مرة من قبل عالم النبات الألماني جوتليب هابرلاندت في عام 1902. ولهذا السبب يُعرف أيضًا باسم والد زراعة الأنسجة. في عام 1904، عزل هانينج أجنة من الخضروات الصليبية ونجح في زراعتها على أملاح معدنية ومحاليل سكرية. ومنذ ذلك الحين، تم تحسين التقنية وتطويرها بطرق مختلفة عديدة.

تم تطوير وسائط غذائية اصطناعية مختلفة لدعم نمو وتطور النباتات في المختبر، مثل وسائط MS ووسائط Gamborg ووسائط Linsmaier and Skoog (LS) ووسائط White. علاوة على ذلك، يتم استخدام الهرمونات النباتية الاصطناعية لتحفيز نمو الأعضاء بشكل أسرع وسليم للنباتات في المختبر.

أنواع تقنيات زراعة الأنسجة

تختلف زراعة الأنسجة باختلاف نوع الزرع (قطعة من النبات أو الأنسجة) المستخدم في العملية. وتشمل:

• زراعة الكالس: الكالس عبارة عن كتلة غير متمايزة من الخلايا. يتم الحصول عليها عندما يتم زراعة الزرع في بيئة اصطناعية خاضعة للرقابة والتي تؤدي لاحقًا إلى تكوين أعضاء النبات.
• زراعة الأعضاء: في هذه الطريقة، يتم زراعة أي عضو من أعضاء النباتات، بما في ذلك الساق أو الجذر أو الأوراق، في حالة اصطناعية. يتم استخدامها للحفاظ على بنية ووظائف النبات المطلوب.
• زراعة المرستيم: في هذه الطريقة، يتم زراعة المرستيم للنباتات في حالة اصطناعية. وهي مفضلة لحالات القضاء على الأمراض.
• زراعة الأجنة: يستخدم هذا النهج أجنة النباتات المعقمة والمزروعة على وسائط زراعة مناسبة لنمو النبات.
• زراعة البروتوبلاست: في هذه الطريقة يتم جمع البروتوبلاست من أجزاء النبات وزراعتها أولاً لتطوير جدار الخلية وتمايز الأنسجة، ثم يلي ذلك تجديد النبات.
• زراعة البذور: هنا يتم زراعة البذور على وسط صناعي لتجديد النبات.

تطبيقات زراعة الأنسجة

تتمتع زراعة الأنسجة بمجموعة واسعة من التطبيقات، بدءًا من الهندسة الوراثية إلى الزراعة. ألق نظرة على بعض استخداماتها:

• إنتاج المنتجات الثانوية من نمو الخلايا النباتية على نطاق واسع في الثقافة السائلة.
• يمكن التغلب على الحواجز قبل وبعد الزيجوت باستخدام تقنيات الإخصاب في المختبر، أو زراعة الأجنة أو البويضات، أو اندماج البروتوبلاست.
• يعتبر الإخصاب في المختبر تقنية مفيدة تسهل عمليات التهجين الجيني بين الأنواع وداخل الأنواع. يساعد هذا في التغلب على عدم التوافق الفسيولوجي الذي يحدث أثناء تكوين الهجين.
• تعتبر زراعة الأجنة تقنية مفيدة للتغلب على إجهاض الأجنة، وانخفاض مجموعة البذور، وخمول البذور، وبطء إنبات البذور، وتحفيز نمو الجنين في غياب شريك تكافلي، وإنتاج أحاديات الصبغيات من الشعير.
• يعتبر اندماج البروتوبلاست أفضل تقنية لإنتاج هجينات من النباتات، والتي لا يمكن إنتاجها ببساطة باستخدام التقنيات التقليدية.
• إن الخلايا أحادية الصيغة الصبغية المنتجة في المختبر توفر الوقت والتكلفة عندما يتعلق الأمر بإنتاج خطوط تربية متماثلة اللواقح بكفاءة عالية، مقارنة بالطرق الأخرى.

مزايا وعيوب زراعة الأنسجة

فيما يلي بعض فوائد إكثار النباتات باستخدام تقنيات زراعة الأنسجة:

• يمكن استخدام هذه التقنيات للحصول على نباتات خالية من الأمراض.
• تُستخدم في الإنتاج الضخم للنباتات أو زراعة النباتات لأغراض تجارية.
• إنها تقنية فعّالة للحفاظ على الأنواع النباتية المهددة بالانقراض.
• كما يمكن زراعة النباتات بدون نباتات في موسم مناسب.
• يمكن زراعة النباتات التي يصعب زراعتها باستخدام النهج التقليدي بسهولة باستخدام هذه التقنية.
• يمكن استخدامها بسهولة لإنتاج نباتات هجينة، وخاصة تحقيق هجين من عمليات التهجين بين الأنواع وبين الأنواع.
• يمكن استخدامها لإنتاج نباتات على نطاق واسع في وقت قصير، مقارنة بالنهج التقليدي.
• إنها تقنية فعّالة لزيادة إنتاج النباتات.
• إنها مفيدة في إنقاذ الأجنة عندما يؤدي التهجين بين نوعين غير متوافقين إلى إجهاض الأجنة.