5:18 ص
الانتاج النباتي -
البيولوجيا -
كتب الزراعة
كتاب : محاضرات في : هندسة النبات الوراثية
اعداد : مدحت مجيد الساهوكي / عبد الباسط عبد الرزاق داود / صدام حكيم جياد
عدد صفحات الكتاب : 593 صفحة
GM هي تقنية تتضمن إدخال DNA في جينوم الكائن الحي. لإنتاج نبات معدّل وراثيًا ، يتم نقل DNA الجديد إلى الخلايا النباتية. عادة ، يتم زراعة الخلايا بعد ذلك في زراعة الأنسجة حيث تتطور إلى نباتات. سوف ترث البذور التي تنتجها هذه النباتات الحمض النووي الجديد.
يتم تحديد خصائص جميع الكائنات الحية من خلال تركيبها الجيني وتفاعلها مع البيئة. التركيب الجيني للكائن الحي هو جينومه ، والذي يتكون في جميع النباتات والحيوانات من الحمض النووي. يحتوي الجينوم على جينات ، وهي مناطق من الحمض النووي تحمل عادةً التعليمات الخاصة بصنع البروتينات. هذه البروتينات هي التي تعطي النبات خصائصه. على سبيل المثال ، يتم تحديد لون الأزهار من خلال الجينات التي تحمل التعليمات الخاصة بصنع البروتينات المشاركة في إنتاج الأصباغ التي تلون البتلات.
يتضمن التعديل الجيني للنباتات إضافة امتداد معين من الحمض النووي إلى جينوم النبات ، مما يمنحه خصائص جديدة أو مختلفة. يمكن أن يشمل ذلك تغيير طريقة نمو النبات أو جعله مقاومًا لمرض معين. يصبح الحمض النووي الجديد جزءًا من جينوم النبات المعدل وراثيًا والذي ستحتوي عليه البذور التي تنتجها هذه النباتات.
تتطلب المرحلة الأولى في صنع نبات معدّل وراثيًا نقل الحمض النووي إلى خلية نباتية. تتمثل إحدى الطرق المستخدمة لنقل الحمض النووي في تغطية سطح الجزيئات المعدنية الصغيرة بجزء الحمض النووي ذي الصلة ، وقذف الجسيمات في الخلايا النباتية. طريقة أخرى هي استخدام البكتيريا أو الفيروسات. هناك العديد من الفيروسات والبكتيريا التي تنقل حمضها النووي إلى خلية مضيفة كجزء طبيعي من دورة حياتها. بالنسبة للنباتات المعدلة وراثيًا ، تُسمى البكتيريا الأكثر استخدامًا بكتيريا الأورام الجرثومية. ينتقل الجين المعني إلى البكتيريا ثم تنقل الخلايا البكتيرية الحمض النووي الجديد إلى جينوم الخلايا النباتية. ثم تتم زراعة الخلايا النباتية التي نجحت في امتصاص الحمض النووي لإنشاء نبتة جديدة. هذا ممكن لأن الخلايا النباتية الفردية لديها قدرة مذهلة على إنتاج نباتات كاملة. في حالات نادرة ، يمكن أن تحدث عملية نقل الحمض النووي دون تدخل بشري متعمد. على سبيل المثال ، تحتوي البطاطا الحلوة على تسلسلات DNA التي تم نقلها منذ آلاف السنين ، من بكتيريا Agrobacterium إلى جينوم البطاطا الحلوة.
تتطلب عملية الهندسة الوراثية إتمام سلسلة من خمس خطوات واكتشافات بنجاح. لفهم كل من هؤلاء بشكل أفضل ، سيتم استخدام تطوير ذرة Bt كمثال.
قبل أن تبدأ عملية الهندسة الوراثية ، يجب اكتشاف كائن حي يُظهر الصفة المرغوبة. تم اكتشاف سمة الذرة Bt (المقاومة لحفار الذرة الأوروبي) منذ حوالي 100 عام. لاحظ مزارعو دودة الحرير في الشرق أن تجمعات ديدان الحرير كانت على وشك الموت. اكتشف العلماء أن بكتيريا التربة التي توجد بشكل طبيعي تسببت في موت دودة الحرير. أنتجت بكتيريا التربة ، التي تسمى Bacillus thuringiensis ، أو Bt باختصار ، بروتينًا كان سامًا لديدان الحرير ، وهو بروتين Bt.
على الرغم من أن العلماء لم يعرفوا ذلك ، فقد توصلوا إلى أحد الاكتشافات الأولى الضرورية في عملية صنع الذرة Bt. نفس بروتين Bt الذي وجد أنه سام لديدان الحرير سام أيضًا لحفار الذرة الأوروبي لأن كلا الحشرة تنتمي إلى رتبة Lepidoptera. يتحكم الحمض النووي لبكتيريا التربة في إنتاج بروتين Bt في بكتيريا التربة Bt.
من أجل العمل مع الحمض النووي ، يتعين على العلماء استخراجه من بكتيريا التربة. يعتبر استخراج الحمض النووي هو الخطوة الأولى في عملية الهندسة الوراثية. يتم تحقيق ذلك عن طريق أخذ عينة من البكتيريا تحتوي على الجين المعني وأخذها من خلال سلسلة من الخطوات التي تفصل الحمض النووي عن الأجزاء الأخرى للخلية....
الخطوة الثانية في عملية الهندسة الوراثية هي استنساخ الجينات. أثناء استخلاص الحمض النووي ، يُستخرج كل الحمض النووي من الكائن الحي مرة واحدة. هذا يعني أن عينة الحمض النووي المستخرجة من بكتيريا Bacillus thuringiensis ستحتوي على جين البروتين Bt ، وكذلك جميع جينات البكتيريا الأخرى. يستخدم العلماء استنساخ الجينات لفصل الجين الوحيد المعني عن باقي الجينات المستخرجة.
ستشمل المراحل التالية من الهندسة الوراثية مزيدًا من الدراسة والتجريب لهذا الجين. من أجل القيام بذلك ، يحتاج العالم إلى آلاف النسخ الدقيقة منه. يتم هذا النسخ أيضًا أثناء خطوة استنساخ الجينات.
يعتمد تصميم الجينات على اكتشاف رئيسي آخر. كانت هذه نظرية "الجين الواحد إنزيم واحد" التي اقترحها جورج دبليو بيدل وإدوارد إل تاتوم لأول مرة في الأربعينيات من القرن الماضي. وضعت الاكتشافات التي تم إجراؤها أثناء بحثهم الأساس لنظرية أن جينًا واحدًا يخزن المعلومات التي توجه الخلية في كيفية إنتاج إنزيم واحد (بروتين). لذلك ، هناك جين واحد يتحكم في إنتاج بروتين Bt. يطلق عليه جين Bt.
بمجرد استنساخ الجين ، يبدأ المهندسون الجينيون الخطوة الثالثة ، وتصميم الجين ليعمل مرة واحدة داخل كائن حي مختلف. يتم ذلك في أنبوب اختبار عن طريق قطع الجين عن طريق الإنزيمات واستبدال مناطق معينة تم تصميم أول جين Bt تم إطلاقه لإنتاج مستوى من البروتين Bt القاتل لحفار الذرة الأوروبي ولإنتاج بروتين Bt فقط في الأنسجة الخضراء لنبتة الذرة (السيقان والأوراق وما إلى ذلك). في وقت لاحق ، تم تصميم جينات Bt لإنتاج المستوى المميت للبروتين في جميع أنسجة نبات الذرة (الأوراق ، والسيقان ، والشرابة ، والأذن ، والجذور ، وما إلى ذلك).
أصبح الجين المعدل الآن جاهزًا للخطوة الرابعة في العملية أو التحول أو إدخال الجين.
نظرًا لأن النباتات تحتوي على ملايين الخلايا ، فسيكون من المستحيل إدخال نسخة من الجين المحول في كل خلية. لذلك ، تُستخدم زراعة الأنسجة لنشر كتل من الخلايا النباتية غير المتمايزة تسمى الكالس. هذه هي الخلايا التي سيتم إضافة الجين المحور الجديد إليها.
يتم إدخال الجين الجديد في بعض الخلايا باستخدام تقنيات مختلفة. تشمل بعض الطرق الأكثر شيوعًا مسدس الجينات ، والبكتيريا الزراعية ، والألياف الدقيقة ، والتثقيب الكهربائي. الهدف الرئيسي لكل من هذه الطرق هو نقل الجين (الجينات) الجديدة وإيصالها إلى نواة الخلية دون قتلها. (على سبيل المثال ، طريقة التحول الجيني تطلق جزيئات الذهب المجهرية المغلفة بالجينات في الخلايا النباتية لتوصيل الحمض النووي إلى النواة. ثم يتم إعادة توليد الخلايا النباتية المحولة إلى نباتات معدلة وراثيًا.)
من هناك ، قد يتم أو لا يتم إدخال الحمض النووي الجديد بنجاح في الكروموسوم. الخلايا التي تستقبل الجين الجديد تسمى الخلايا المعدلة وراثيا ويتم اختيارها من تلك غير المعدلة وراثيا. العديد من أنواع الخلايا النباتية مكتملة النمو مما يعني أن خلية نباتية واحدة يمكن أن تتطور إلى نبات كامل. لذلك ، يمكن أن تتطور كل خلية معدلة وراثيًا إلى نبات كامل يحتوي على الجين المحور في كل خلية. تزرع النباتات المعدلة وراثيًا حتى النضج في البيوت البلاستيكية ويتم جمع البذور التي تنتجها ، والتي ورثت الجينات المحورة. اكتملت وظيفة المهندس الجيني الآن. سوف يسلم البذور المحورة جينيا إلى مربي النباتات المسؤول عن الخطوة النهائية.....
--------------------
----------------------------
ليست هناك تعليقات: