2:08 ص
البيولوجيا -
كتب الزراعة
كتاب : مقدمة في الهندسة الوراثية
الهندسة الوراثية هي نوع واحد من التعديل الجيني. كما أن التربية التقليدية للنباتات تعدل التركيب الوراثي للنباتات. إن تربية النبات ، التي تتضمن تهجين واختيار تركيبات وراثية جديدة متفوقة ، مستمرة منذ مئات السنين. في كل مرة يعبر فيها شخص ما نباتين من أجل تحسين سماتهما ، يقوم بتعديل النباتات وراثيًا. تعتبر تربية النبات أداة مهمة ، ولكن لها حدود. أولاً ، لا يمكن إجراء التكاثر إلا بين نباتين يمكن أن يتزاوج كل منهما جنسيًا مع بعضهما البعض. هذا يحد من السمات الجديدة التي يمكن إضافتها إلى تلك الموجودة بالفعل في تلك الأنواع. ثانيًا ، عندما يتم تزاوج النباتات ، (تهجين) ، يتم نقل العديد من السمات جنبًا إلى جنب مع سمة الفائدة بما في ذلك السمات ذات التأثيرات غير المرغوب فيها على إمكانات الغلة.
من ناحية أخرى ، لا تلتزم الهندسة الوراثية بهذه القيود. يزيل فعليًا الحمض النووي من كائن حي وينقل الجين (الجينات) لواحد أو بضع سمات إلى أخرى. نظرًا لأن العبور ليس ضروريًا ، يتم التغلب على الحاجز "الجنسي" بين الأنواع. لذلك ، يمكن نقل السمات من أي كائن حي إلى النبات. هذه الطريقة أكثر تحديدًا حيث يمكن إضافة سمة واحدة إلى النبات تتطلب عملية الهندسة الوراثية إتمام سلسلة من خمس خطوات واكتشافات بنجاح. لفهم كل من هذه الأمور بشكل أفضل ، سيتم استخدام تطوير الذرة 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 تحدث بشكل طبيعي كانت تسبب موت دودة الحرير. أنتجت بكتيريا التربة هذه ، التي تسمى Bacillus thuringiensis ، أو Bt باختصار ، بروتينًا كان سامًا لديدان الحرير ، وهو بروتين Bt.
على الرغم من أن العلماء لم يعرفوا ذلك ، إلا أنهم 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. 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 من الخلية.
الخطوة الثانية في عملية الهندسة الوراثية هي استنساخ الجينات. أثناء استخراج الحمض النووي ، يتم استخراج كل الحمض النووي من الكائن الحي مرة واحدة. هذا يعني أن عينة الحمض النووي المستخرجة من بكتيريا Bacillus thuringiensis ستحتوي على الجين الخاص ببروتين 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 الوراثيون 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. 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. تتضمن 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 ، يطلق أسلوب المدفع الجيني للتحول 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 كاملة القدرة 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 المعدلة وراثيًا إلى مربي النباتات المسؤول عن الخطوة النهائية....
--------------------
----------------------------
ليست هناك تعليقات: