شهر: نوفمبر 2010

الأسس العلمية لخريطة الجينات

هناك عدة أسئلة لا بد من الإجابة عنها لنتعرف على فكرة وأهداف مشروع التعرف على مجموعة العوامل الوراثية في الإنسان أو (Human Genome project) أول هذه الأسئلة هو: 1- ماهي مجموعة العوامل الوراثية أو (Genome)؟ يمكن تعريفها على أنها التركيبة الكاملة للتعليمات الخاصة بتكوين الكائن الحي، وتحتوي على البصمات التي تحدد كل مكونات وأنشطة الخلية طوال حياة الكائن الحي، وهذه العوامل الوراثية موجودة على أشرطة محكمة الحلزونية (tightly coiled threads) من الحمض الديوكسي ريبوزي (DNA) بالإضافة إلى جزئيات البروتين، وهما معا يكونان وحدات تسمى الكروموسومات، وعلى هذه الكروموسومات توجد المورثات أو الجينات (Genes) وهي التي تحدد كل صفات الكائن الحي، ويبقى السؤال: كيف يحدد هذا الحمض النووي الديوكسي ريبوزي أو (DNA) الصفات الحيوية؟ ولنعرف الإجابة عن هذا السؤال من المهم أن نتعرف على: 2- تركيبة (DNA) لقد وجد أن الحمض النووي الديوكسي ريبوزي له تركيبة واحدة في الإنسان والكائنات الراقية (higher organisms) ويتكون جزآه من شريطين ملتفين حول بعضهما ليشبها السلم الملفوف الذي تتكون جوانبه من جزئيات السكر والفوسفات، وتتكون درجاته من مجموعة من القواعد النيتروجينية (nitrogen) ومعنى هذا أن كل شريط يتكون من وحدات متكررة تسمى النيكليوتيدات (nucleotides) التي تتكون كل واحدة منها من جزيء سكر وجزيء فوسفات وقاعدة نيتروجينية، وهناك أربع قواعد نيتروجينية مختلفة وهي: الأدنين (Adenine A) والثيمين (Thymine T) والسيتوزين (Cytosine) والجوانين (Guonine G) وتتابع هذه القواعد النيتروجينية في شريط الحمض النووي الديوكسي ريبوزي هو الذي يحدد التعليمات الوراثية لخلق كائن حي بصفاته الوراثية المعينة. ويتم الربط بين شريطي الحمض النووي الديوكسي ريبوزي بواسطة روابط ضعيفة بين كل قاعدتين مكونتين زوجًا من القواعد (Base Pairs) ويحدد حجم مجموعة العوامل الوراثية (Genone) بعدد أزواج القواعد، وتحتوي خلايا الإنسان على حوالي 3 بلايين زوج من القواعد. بعد أن عرفنا تركيبة DNA وأنّ ترتيب القواعد يحدد الصفات الوراثية يبقى سؤال مهم هو: 3-كيف تنتقل هذه الصفات من الخلية الأم إلى الخلايا الجديدة؟ وللإجابة عن هذا السؤال لا بد أن نعرف كيف تنقسم الخلية، عند انقسام الخلية يحدث تضاعف لمجموعة العوامل الوراثية، ويتم ذلك في النواة، حيث يفقد الحمض النووي الديوكسي ريبوزي حلزونيته، ثم ينفصل الشريطان عن طريق كسر الروابط الضعيفة بين زوجي القواعد، ويشرع كل شريط في تكوين شريط جديد مكمل له، وذلك عن طريق ارتباط الوحدات المفردة (free nucleotides) بالقواعد الموجودة على الشريط القديم، ويتم ارتباط القواعد كما يلي: الأديني مع الثيمين والسيتوزين مع الجوانين، وعندما يتم النسخ تتلقى كل خلية جديدة نسخة من الـ DNA مطابقة تمامًا لما هو موجود في الخلية الأم وبنفس ترتيب القواعد النيتروجينية، ولكن هذه النسخة تحتوي على شريط قديم من الخلية الأم، وشريط مماثل له تم نسخه أثناء عملية الانقسام، ولقد وجد أن الالتزام بتتابع القواعد النيتروجينية يقلل جدًّا من فرص حدوث الطفرات التي قد تحدث تغيرات خطيرة في الخلايا الناتجة. 4- ما هو الجين (المورثة أو حاملة الصفات الوراثية) (Genes)؟ يحتوي كل جزيء من الحمض النووي الديوكسي ريبوزي على العديد من حاملات الصفات الوراثية التي تعرف بالجينات، والجين عبارة عن تتابع معين للقواعد النيتروجينية، وهذا التتابع يحمل رسالة توضح التعليمات المطلوبة لتخليق البروتينات المختلفة التي تكون أنسجه الجسم في الكائن الحي، وكذلك الإنزيمات المطلوبة لوظائف الجسم الحيوية والتفاعلات البيوكيمائية. ومجموعة العوامل الوراثية في الإنسان تحتوي على حوالي من 80 ألفًا إلى 100 ألف جين ومن الجدير بالذكر أن 10% فقط من (human genones) هي التي تحتوي على تتابعات ترمز لبروتينات معينة أو ما يعرف بـ (exons) ويفصلها عن بعضها البعض تتابعات أخرى لا ترمز لبروتينات معينة وتسمى (introns) ويرجح أن وظيفتها تنظيم ومتابعة عمل (exons). لقد اتضح لنا أن الـ DNA يتحكم في صفات ووظائف الخلية عن طريق التحكم في تخليق البروتينات. 5- فكيف يتم هذا التحكم؟. لقد وجد أن كل الكائنات الحية تتكون من البروتينات، وأن الإنسان يمكن أن يخلق حوالي 80 ألف نوع مختلف من البروتينات، وهي عبارة عن جزيئات كبيرة ومعقدة ومكونة من سلاسل طويلة من وحدات فرعية أولية (subunits) تسمى الأحماض الأمينية، وأن هناك 20 نوعًا من الأحماض الأمينية المختلفة في البروتينات المختلفة، واختلاف تتابع هذه الأحماض الأمينية هو الذي يكوِّن البروتينات المختلفة. وفي الجين ترمز كل ثلاث قواعد نيتروجينية إلى حمض أميني معين، مثال على ذلك تتابع القواعد (AGT) يرمز إلى الحمض الأميني المسمى بالميثايونين، وتنتقل التعليمات الخاصة بتخليق البروتينات من الجينات الموجودة في النواة عن طريق الحمض النووي الريبوزي الرسول messenger RNA, messenger ribonucliec acid, (mRNA) وهو عبارة عن شريط مفرد يتكون كشريط مكمل للحمض النووي الديوكسي ريبوزي (DNA) في النواة، وتعرف هذه العملية بعملية النسخ أو Transcription ثم يتحرك شريط mRNA إلى سيتوبلازم الخلية، ويعمل كقالب لاستنساخ البروتينات المطلوبة، ولقد أمكن فصل mRNA في المعمل واستعماله كقالب لتكوين نسخة مكملة من الحمض الديوكسي ريبوزي (complementary DNA, cDNA) ثم يستخدم في تحديد الجين المقابل في خريطة الكروموسومات. 6- ما هي الكروموسومات أو الصبغات أو الأجسام الملونة؟ هي عبارة عن وحدات ميكروسكوبية موجودة في نواة الخلية وتتراص الجينات طوليا عليها، وكما سبق أن قلنا تتكون من DNA والبروتينات، وخلية الإنسان تحتوي على مجموعتين من الكروموسومات (مجموعة مستمدة من الأم ومجموعة مستمدة من الأب) وكل مجموعة تتكون من 23 كروموسومًا (22 كروموسومًا عاديًّا وكروموسوم محدد للجنس إما x وإما y) ويحتوي جسد الأنثى على (xx) بينما يحتوي جسد الذكر على (xy) ويمكن فحص الكروموسومات تحت الميكروسكوب الضوئي بعد صبغها بطريقة معينة، ولقد وجد أن كل كروموسوم مكون من تتابعات من الشرائط الفاتحة والغامقة (LIGHT & dark bands) ويمكن التعرف على الكروموسومات المختلفة عن طريق اختلاف الحجم ونموذج الشرائط (banding pattern) وتحدث الأمراض الوراثية عن طريق تغيرات إما في الكروموسومات أو في الجينات وقليل من هذه الأمراض هو الذي يحدث فيه تغيرات شديدة في الكروموسومات يمكن اكتشافها بالميكروسكوب الضوئي (مثل فقد أو اكتساب كروموسوم أو كسر جزء منه أو انتقال جزء من كروموسوم إلى آخر) ولكن معظم الأمراض الوراثية تحدث نتيجة لتغير طفيف في الجينات. (ما يعرف بالطفرة Mutation) بعد التعرف على المعلومات الأساسية المتعلقة بمجموعة العوامل الوراثية أو (human genome) يبقى أن نتعرف على: 7-المشروع أو (human genome project): وهو المشروع الذي بدأ في أكتوبر 1990 والمخطط له أن ينتهي في 2003، ويهدف هذا المشروع إلى اكتشاف كل جينات الإنسان (80 ألفًا إلى 100 ألف) وجعلها مستهدفة بدراسات أخرى جديدة، وأيضًا يهدف إلى اكتشاف وتحديد التتابع الكامل لكل الـ 3 بلايين زوج من القواعد النيتروجينية، ولقد سمى العلماء القرن الحادي والعشرين بالقرن البيولوجي لما لهذا الاكتشاف من أهمية. لقد قرر العلماء أن يعملوا جاهدين على الحصول على خريطة تفصيلية دقيقة جدًّا لتتابع القواعد النيتروجينية وألا يتجاوز احتمال الخطأ أكثر من قاعدة واحدة كل 10 آلاف قاعدة) ولقد توقع العلماء أن تحديد هذه الخريطة مهم جدًّا لفهم بيولوجية الإنسان وأيضًا لاستخدامها في أشياء أخرى كثيرة. وقد طور العلماء أهدافهم المرحلية في وقت لاحق وأضافوا هدفًا جديدًا وهو التعرف على الاختلافات الفردية في Genome بين شخص وآخر، وقد اكتشفوا أنه رغم أن أكثر من 99% من DNA في الإنسان وتتابعاته متشابهة في كل البشر فإن التغيرات الفردية قد تؤثر بشدة على استجابة الفرد للمرحلة والمؤثرات البيئية الضارة مثل البكتريا والفيروسات والسموم والكيماويات والأدوية والعلاجات المختلفة. وطور العلماء العاملون في المشروع وسائلهم لاكتشاف هذه الاختلافات وأكثر هذه الاختلافات شيوعًا هي (Single Nucleotide Polymorphisms) (SNPs) التي تتكرر مرة واحدة كل 100إلى 300 قاعدة نيتروجينية، ويعتقد العلماء أن رسم خريطة ستساعدهم على التعرف على الجينات المختصة بالأمراض المختلفة مثل السرطان والسكر وأمراض الأوعية الدموية والأمراض العقلية، وللتعرف على وظائف الجينات المختلفة للإنسان يقوم العلماء بمحاولة تحضير نسخ كاملة من الحمض النووي الديوكسي ريبوزي المكمل .DNA وكذلك دراسة تعبير الجين عن نفسه في شكل صفات ((Gene expression وكيفية التحكم (control gene) فيه واستحداث الطفرات المختلفة التي تؤدي إلى فقد أو تغير الوظيفة في الحيوانات، وتتم الدراسة المقارنة بدراسة المناطق المشابهة من DNA في الأحياء المختلفة وليتمكن العلماء من ذلك فقد قاموا بتجهيز تتابع جيني كامل للبكتيريا المعروفة (E..coli) والفطر المعروف بـ (saccharomyces cerecisaie) وذبابة الفاكهة المعروفة (datosophila Melanogaster) والطفيل المعروف بـ (caenorhabditis elegans) ويحاولون الآن تحضير التتابع الكامل لفأر التجارب، وبهذه الدراسة المقارنة يمكن للعلماء أن يصلوا إلى معلومات هامة عن التطور والعمليات الحيوية الكيمائية والوراثة والإيض metabolism والوظائف الفسيولوجي

Advertisements

أهمية حشرة الدروسوفلا كــكائن في التجارب الوراثية

أسباب أهمية الدروسوفلا ككائن للتجارب الوراثية ( خصوصا” الأنواع الأكثر انتشارا مثل دروسوفلا ميلانو جاستر ):

*قصر فترة الجيل العديد من الأنواع تتطور من البيضة حتى الحشر الكاملة فى اقل من أسبوعين.

*سهولة التربية حتى المبتدئين يمكنهم تربية ذبابة الفاكهة بنجاح.

*قلة النفقات يمكن للحشرات أن تتكاثر بأعداد كبيرة دون تكليف حيث تتغذي على فواكه متخمرة و خميرة.

*صغر الحجم يمكن تربية أعداد كبيرة من الحشرة فى حيز ضيق أحيانا لا يتعدى عدة زجاجات.
*الأعداد الكبيرة من النسل يمكن لأنثي ملقحة واحد أن تنتج مئات من الحشرات.

*كونها غير ضارة لا تحمل الدروسوفلا أي نوع من الأمراض التي توثر على الإنسان و الحشرة الكاملة ليس لها أجزاء فم قارضة أو ثاقبة.

*النسبة الجنسية تنتج معظم الأنواع أعدادا متساوى من كلا الجنسين فى نسلها أما الأفراد الشاذة فتكون ذات أهمية من الناتجة الوراثية.

*التوليد البكرى توجد أنواع يكون نسلها كلية من الإناث و بالذات دروسوفلا مركاتورم
mercatorum .D ( كارسون Carson – 1973 ) .

*تعدد الأنواع( هناك أكثر من 1500 نوع) .

*الانتشار الواسع توجد أنواع الدروسوفلا فى العالم من المنطقة الباردة إلى الحارة .

*سهولة الجمع من السهل جمع وإحضار الدروسوفلا فى حالة جيدة إلى المعامل .

*قلة عدد الكروموسومات تحتوي الدروسوفلا على عدد قليل من الكروموسومات يمكن تمييزه بسهولة بعض الأنواع بها 6 كروموسومات أو ثلاثة أزواج .

*كروموسومات الغدد اللعابية لليرقات الحجم الكبير لتلك الكروموسومات العملاقة عديدة الخيوط يسمح للباحث بتميز حتى القطع الصغيرة من الكروموسوم المفرد كما لو كان وجه أحد أصدقائه .

*التهجنيات الأعداد الكبيرة قريبة العلاقة تسمح بتربية هجن ذبابة الفاكهة في المعامل .

*السلالات و/ أو تحت الأنواع يمكن أن تقدم العديد من السلالات المختلفة مادة بحثيه لهؤلاء المهتمين بعملية التطور فعن طريقها تتكون الأنواع الجديدة ( التنوع speciation ) .

*ميكانيكيات العزل تمتلك الدروسوفلا العديد من ميكانيكيات العزل (مثل العزل الجنسى و العقم الهجينى) التى تمنع التبادل الجينى بين الأنواع.

*الطفرات بسبب استجابتها لبعض الطفرات مثل أشعة X والمواد الكيماوية يمكن استحداث طفرات الدروسوفلا معمليا بسهولة يمكن أن تغير الطفرة فى الحجم واللون والعدد أو/ وتركيب كل أجزاء جسم الحشرة غالبا.

*السلوك تخضع معظم السلوكيات للتحليل الوراثى والتحوير خلال الانتخاب.

*التكافل تحمل العديد من أنواع الدروسوفلا أنواعا من الميكروبات التى تسمح للباحثين بدراسة علاقات التكافل حيث أن بعض هذه الميكروبات “تورث” أو بمعنى أنها تنتقل فى الأباء للأبناء – يهتم الوراثيون على وجه الخصوص بمثل هذه العملية.

*الوراثة السيتوبلازمية يمكن للدروسوفلا فى بعض الأحوال نقل وحدات وراثية سيتوبلازمية إلى النسل.

 

متلازمة اقزام امستردام

متلازمة اقزام امستردام من الامراض الوراثية
مكتشفة المرض
Cornelia de Lange, professeur de pédiatrie à Amsterdam
سنة 1933
اليوم ساتطرق لاحدي الامراض الوراثية و هو مرض
متلازمة كورنيلا دي لانج
واللتي تسمى ايضا..
متلازمة اقزام امستردام
متلازمة أقزام أمستردام Amsterdam Dwarf Syndromeوصف الدكتور براشمان عام 1916م مجموعة من الحالات تتميز بالشكل المميز للرأس والأطراف وقصر القامة، وعرفت بأقزام أمستردام، ثم تبعه مواطنه الهولندي طبيب الأطفال الدكتور كورنيلا دي لانج عام 1933، والذي سميت هذه المتلازمة باسمه، وكلاهما قام بالشرح عن صفات الحالة ومميزاتها التشخيصية.

الأسباب o السبب غير معروف
o نسبة حدوثها حالة لكل 10.000- 30.000 ولادة حية
o تصيب الأولاد والبنات بنفس النسبة
o تصيب كل الأعراق والمجتمعات
o أغلب الحالات تنتج عن طفرة وراثية، لعدم وجود مثل تلك الحالة في العائلة
o يعتقد أنها تنتقل عن طريق الوراثة السائدة – وهو ما يعني أن عطباً في أحد الجينات يمكن أن يظهر الأعراض كاملة
o يعتقد أن السبب في حدوث الحالة هو عطب في المورث NIPBL gene، الذي يقوم بصناعة بروتين يسمى delangin، وهذا المورث موجود على الكروموسوم رقم chromosome 3 band q26-27
o إذا كان أحد الوالدين مصاب إصابة خفيفة ، فحسب الوراثة السائدة فإن احتمالية ولادة طفل مصاب هي 50%
o إذا لم يكن هناك طفل مصاب في العائلة، فإن نسبة التكرار هي 0.5-1.5 من الولادات اللاحقة فقط.

العلامات المميزة للحالة
هناك العديد من العلامات الجسمية والتغيرات المصاحبة للحالة، ولكن ليس من المفترض وجود جميع تلك العلامات في كل الأطفال المصابين بالحالة، وفي ما يلي سنوجز العلامات المتكررة في أغلب الحالات ومنها:
o نقص الوزن عند الولادة – أقل من ثلاثة كجم
o البكاء بطريقة ضعيفة لدى المواليد
o صعوبة التنفس والرضاعة لدى المواليد
o زيادة توتر العضلات
o قصر القامة
o ضعف النمو
o ضعف التطور الحركي والفكري
o صعوبات في التغذية
o علامات مميزة للرأس والأطراف
o ضعف السمع
o مشاكل بصرية : رأرأة العين، بعد النضر، قصر النضر
o الترجيع المعدي
o التشنج والصرع
o عيوب خلقية في القلب
o تخلف فكري – بسيط إلى المتوسط
o تأخر النطق والتخاطب
o عدم نزول الخصية

العلامات المميزة للرأس o صغر حجم ومحيط الرأس
o صغر حجم الحاجب، والتقاء الحاجبين سوياً
o زيادة طول الرموش
o كثافة شعر الرأس
o قصر الرقبة
o الأنف صغير
o الشفة العليا صغيرة ومرتفعة للأعلى
o الأسنان صغيرة ومتباعدة
o الأذن صغيرة ومنخفضة
o شق الحنك

العلامات المميزة للأطراف o اختلاف حجم الأطراف، وقد يكون هناك طرف ناقص
o صغر حجم اليدين والقدمين
o التحام جزئي لأصابع القدمين الثاني والثالث
o الأصبع الخامس في اليدين معوج
o زيادة كمية الشعر في الجسم
تأخر النمو :
o نقص الوزن عند الولادة
o قصر القامة
o ضعف النمو، ويكون سرعة النمو خاصة بهم
o عادة ما يصلون للبلوغ كأقرانهم
o عند البلوغ يكونون قصار القامة

التطور الحركي والفكري
هناك اختلاف كبير بين المصابين بهذه الحالة في التطور الحركي والفكري، فالبعض لديهم تأخر شديد في حين نرى البعض الآخر بنسبة ذكاء طبيعية، والمصابين بتأخر شيديد نلاحظ لديهم تأخر في النطق والتخاطب، أما الحالات المتوسطة فيمكنهم الكلام في حوالي الخامسة من العمر، وعادة ما يستطيعون الحركة والمشي بعد سن الثانية.

المشاكل السلوكية
هناك العديد من المشاكل، ومنها :
o إيذاء الذات
o عدم الإحساس بالارتياح والتضايق
o بعض العلامات التوحدية، الانعزالية ، عدم التواصل مع الآخرين، الحركات المتكررة
o عدم التفاعل مع الألم
o النشط الزائد
o صعوبة في النوم

التشخيص o لا يوجد اختبارات أو تحاليل للتشخيص
o التشخيص يعتمد على الأعراض والمميزات الجسمية
التحاليل
هي الفحوص التي يمكن عملها للطفل لمتابعة الحالة وليست لتشخيص المتلازمة، ومنها:
o صورة الكروموسومات
o أشعة للعظام – تأخر نمو العظام
o صورة الدم – نقص عدد الصفائح الدموية
o الأشعة الصوتية للقلب
o قياس السمع
o كشف البصر والعيون
o قياس هرمون النمو growth hormone

العلاج oلا يوجد علاج شاف للحالة
o التدخل المبكر، العلاج الكلامي، العلاج الوظيفي، العلاج الطبيعي ، يمكنها تقليل الأعراض المصاحبة

المستقبل للطفل
المستقبل علمه عند الله ، ولكن مع التدخل العلاجي للأعراض المصاحبة فيمكن للطفل العيش لمدة طويلة ، وتختلف الحالات، فالبعض يعيش معتمداً على نفسه، والآخرين قد يعتمدون اعتمادا كليا في حياتهم على الآخرين.
اصابة الحوض
طفل صغير مصاب بمرض كوغنيليا دو لونج

متلازمة داون

تعريف بمتلازمة داون
ماهي متلازمة داون
هو خلل في عدد الكروموسومات .فطفل متلازمة داون عنده 47 كروموسوم بدل 46.الكروموسوم الزائد هو نسخة ثالثة لكروموسوم رقم 21 فبدل أن يأخذ الجنين نسختان فقط من كروموسوم21 أخذ ثلاث نسخ . الرسم أسفل الورقة يبين كروموسومات طفل متلازمة داون. تلاحظ أن الكروموسومات المحاطة بالدائرة ثلاث نسخ كان من المفروض أن تكون نسختين.توجد هذه الزيادة في جميع خلايا الجسم بدون استثناء. إن زيادة نسخة من كروموسوم 21 هو الذي يعطى هؤلاء الأطفال أشباه معينه ويؤثر على حالتهم الصحية بشكل عام.
كيف حدث هذا؟
دعونا نرجع إلى تكوين البويضة في المرأة والحيوان المنوي عند الرجل. في الأصل -و بشكل مبسط- تخلق البويضة وأيضاً الحيوان المنوي من اصل خليه طبيعية تحتوى على 46 كروموسوم وذلك بانشطارها إلى نصفين لتكّون بويضتين أو حيوانين منويين. يكون في كل نصف 23 كروموسوم.فإذا حدث خلل في هذا الانقسام ولم تتوزع الكروموسومات بالتساوي بين الخليتين فحدث أن حصلت إحدى الخليتين على 24 نسخه والأخرى على 22 الباقية حيينها تبدأ المشكلة.فلو فرضنا مثلا أن هذا الخلل في الانقسام حدث في مبيض المرأة (علماً إنه من الممكن أن يحدث في الرجل) فأصبحت إحدى البويضات فيها 24 كروموسوم بدل 23. ثم لقحت هذه البويضة بحيوان منوي طبيعي (أي يحمل 23كروموسوم)أصبح مجموع عدد الكروموسومات 47 بدل العدد الطبيعي وهو 46
فإذا كانت النسخة الزائدة هي من كروموسوم 21 سمي المرض بمتلازمة داون ،وإذا كانت من كروموسوم(18 ) سمي بمتلازمة إدوارد،وإذا كانت من كروموسوم(13 ) سمي بمتلازمة باتاو.هذه أسماء لأمراض مختلفة نتيجة زيادة في عدد الكروموسومات.ونتيجة لوجود ثلاث نسخ من كروموسوم 21 فإن الاسم الأخر لمتلازمة داون هو متلازمة كروموسوم 21 الثلاثي.كما ذكرنا فإن لزيادة قد تحدث في بويضة المرأة أو الرجل ولكن في حالة متلازمة داون وجد الأطباء أن الزيادة تكون في البويضة في اكثر من 90%من الحالات والباقي في الحيوان المنوي من الرجل.

لماذا اطلق عليها هذا الاسم؟
– تعتبر متلازمة داون من أكثر الظواهر انتشارا في العالم، وهي عبارة عن زيادة في عدد المورثات الصبغية عند الشخص المصاب بمتلازمة داون، بحيث يكون اجمالي المورثات الصبغية لدى الشخص 47مورثا، بينما يكون العدد الطبيعي للشخص العادي هو 46مورثا. وقد توصل العلم إلى بعض أسباب زيادة هذا المورث الصبغي الذي يؤدي إلى تثلث الصبغية 21المعروفة بمتلازمة داون، اما تسمية هذه الظاهرة بمتلازمة داون فتعود إلى العالم البريطاني جون لانجدون داون الذي وصفها وصفا دقيقا عام 1866م، وكان هذا عندما لاحظ ان أغلبية الأطفال في مركز الإعاقة الذي كان يقوم بدور الإشراف على مجموعة من الأطفال حيث لاحظ ان أغلبية الأطفال في مركز الإعاقة الذي كان يقوم بدور الإشراف على مجموعة من الأطفال حيث لاحظ انهم يشبهون بعضهم البعض في ملامح الوجه وخصوصا في العين التي تمتد إلى أعلى والتي تشبه oriental Features العرق الأصفر، فأطلق عليهم اسم المنغوليين نسبة إلى جمهورية منغوليا، وظل هذا الاسم شائعا إلى عام 1967م عندما كانت أسباب المرض معروفة واتضح انه ناتج عن خطأ في الصبغيات ولا علاقة له بالعرق الأصفر، فتم بعدها اصدار قرار بمنع استخدام هذا الاسم لوصف المرض، وعرف منذ ذلك
الوقت بمتلازمة داون. وهناك ثلاثة أنواع اساسية من متلازمة داون، النوع الأول الثلاثي “21” ويشكل 95% من متلازمة داون، النوع الثاني، ويطلق عليه اسم الانتقال ويعني به التصاق مورث زائد زوج من المورثات، ويشكل 4%، النوع الثالث، موزيبك ويشكل 1%.

كيف يبدو طفل متلازمة داون؟
– معظم الأطفال الرضع والأطفال الصغار ذوي متلازمة داون جذابون ويشبهون الأطفال العاديين أكثر مما يختلفون عنهم، إلا ان الصفات المميزة لهم تصبح أكثر وضوحا كلما تقدموا في العمر.
وهي خصائص وسمات جسمية وملامح وجهية خاصة تميز ذويها عن غيرهم من الأسوياء، ومن أهم هذه الملامح:
1- ارتخاء العضلات والمفاصل وضعفها
2- صعوبات في النطق
3- تسطح الجانب الخلفي للرأس
4- قصر الرقبة
5- صغر حجم الاذنين وانشاء قليل من الحافة العلوية لهما
6- قد يكون لدى الطفل ذي متلازمة داون عينان تشبهان في شكلهما حب اللوز وتكونان مائلتين نحو الاعلى.
7- انف عريض ومسطح ويبدو اللسان كبيراً بالنسبة للفم.
8- خط عرضي وحيد في راحة اليد.

متلازمة إدوارد

م التعرف على هذه الحالة عندما قام الدكتوران ادوارد و سميث Edwards et al and Smith et al عام 1960بنشر بحث عن حالات متشابهة في الأعراض المرضية مثل صغر الحجم عند الولادة ، التخلف الفكري والحركي، صغر الفم و الفك السفلي، عيوب صيوان الأذن، عيوب في الكفين والاصابع، عيوب خلقية في القلب، عدم هبوط الخصيتين، وغيرها، وأن السبب في ذلك هو وجود كروموسوم زائد في المجموعة رقم 18 من الكروموسومات.

o ناتجة عن زيادة في العدد الإجمالي للكروموسومات – هناك47 كروموسوم – تكون الزيادة في المجموعة رقم 18، سواء كانت تلك الزيادة كاملة أو جزئية
o نسبة حدوثها حالة لكل 20.000-40.000 ولادة طفل حي
o نسبة الإناث المصابات ثلاث أضعاف عدد الذكور
o جميع الاجناس وجميع الدول
o أغلب الحالات تنتهي بالاجهاض
o هذه الزيادة في جميع خلايا الجسم، ومن ثم تؤثر في جميع أجهزة الجسم
o الأعراض المرضية تختلف درجتها وحدتها من مصاب لآخر، فقد لوحظ أن الحالات من النوع المتحول translocations أو النوع الفسيفسائي mosaic أقل حدة وأعراض، ولذلك فمن الممكن لهم أن يعيشوا لمدة أطول

الأسباب :
o السبب في حدوث المتلازمة غير معروف
o أغلب الحالات 95% تظهر بالصورة الكاملة nondisjunction
o النوع الفسيفسائي Mosaicism يحدث في 3% من الحالات
o النوع المتحول translocations قليل جداً
o يلعب عمر الأم دوراً في زيادة حدوث المتلازمة
o في 90% من الحالات وجد أن الزيادة من خلايا الأم، والمشكلة تحدث في الانقسام الثاني للخلية meiosis II ضعف الانقسام الأولي meiosis I، وهو عكس ما يحدث في الانواع الأخرى من التثلث الصبغي
o يحدث عدم الانقسام nondisjunction في الذكور نتيجة في مرحلة بعد الالتحام postzygotic mitotic
o النوع الفسيفسائي mosaic يحدث غالبا نتيجة مرحلة بعد الالتحام postzygotic mitotic
o وجد أن الجزء المؤثر من الكروموسوم المؤدي للأعراض المرضية هو 18q11-q12.

الأعراض :
o عند الحمل – زيادة حجم الرحم الناتج من زيادة كمية السائل الامنوسي
o صغر في الحجم و البنية عند الولادة (الوزن و الطول و محيط الرأس)

الرأس والرقبة :
o صغر الرأس
o بروز مؤخرة الرأس
o صغر فتحة العينين
o وجود ثنية جلدية للركن الخارجي لجفن العين Espiscanthal folds
o فقد جزء من قزحية العين Coloboma of iris
o انخفاض مستوى الأذنين عن مستوى العينين مع قله في طوية الأذن الخارجية
o صغر الفم و الفك السفلي micrognathia
o زيادة احتمال أن تحدث الشفة الارنبية و الحلق المشقوق
o ثنيات جلدية زّائد في مؤخرة الرقبة

اليدين والقدمين :
o تراكب أصابع اليدين بشكل مميز(انطباق السبابة على الإصبع الوسطى و فقها الإبهام)
o الالتصاقات بين الأصابع
o صغر الأظافر
o صغر إبهام اليد و الرجل مع احتمال غيابها
o قصر أو تقوس إبهام القدم إلى الخلف Dorsiflexed
o غياب الثنية البعيدة في الإصبع الصغيرة(الخنصر)و قد تؤدي إلى انحناء الإصبع إلى الداخل
o تقوس باطن القدمين إلى الخارج
o غياب احد عظمات الساعد في اليدين في حوالي 10% من المصابين
o قصر عظم القص (العظم الذي يربط بين ضلوع الصدر )
o تيبس في المفاصل(Joint contractures)

عيوب خلقيّة في القلب :
o تحدث في 90% من الحالات
o فتحة بين البطينين VSD -ventricular septal defect
o فتحة بين الأذنين ASD -atrial septal defect
o فتحه جنينية بين الأبهر والشريان الرئوي patent ductus arteriosus- PDA

عيوب خلقية في الجهاز البولي والتناسلي :
o عدم نزول الخصيتين
o عيوب في الشكل مثل Horseshoe kidney
o الارتجاع البولي Hydronephrosis
o الكلى المتكيسة Polycystic kidney

عيوب في أجهزة الجسم الأخرى :
o ضعف السمع
o عيوب خلقيّة في الرئتين و الحجاب الحاجز
o الظهر المشقوق 6%
o الفتاق و / أو انفصال عضلات جدار البطن

المشاكل الصحية المصاحبة :
o ضعف النمو و قصر القامة
o صعوبات التغذية و الترجيع المعدي إلى المريء
o الارتخاء العام 100% وخاصة في مرحلة الطفولة المبكرة
o التخلف الفكري 100%( من النوع الشديد في جميع المصابين تقريباً )
o التأخر الحركي 100%
o التشنجات و حالات الصرع 30%
o المشاكل المتعلقة بعيوب القلب
o توقف التنفس المتكرر(Central apnea )
o المشكل المتعلقة بالكلى و ارتفاع ضغط الدم
o انحناء و تقوس الظهر

التشخيص:
o يتم تشخيص المرض إكلينيكيا عن طريق الأعراض و العلامات الخارجية للطفل
o يتم التأكد من التشخيص عن طريق إجراء تحليل للكروموسومات و ذلك عن طريق زراعة خلايا الدم

الأنواع والأختلافات في الصورة الكروموسومية :
التثلث الصبغي في المجموعة رقم 18 ليست صورة واحدة، ولكن العديد من الصور، وهو ما يحتاج لمتخصصين، وللتوضيح سندرج هذه الأنواع بدون الدخول في التفاصيل، وهي :
NORMAL

18P

18q

Ring Form

Tetrasomy 18p

Trisomy 18

تشخيص الأعراض المصاحبة :
o الأشعة الصوتية للقلب لمعرفة وجود عيوب قلبية
o أشعة ملونة للجهاز الهضمي لمعرفة وجود عيوب خلقية
o أشعة صوتية للجهاز البولي التناسلي
o أشعة للعظام لمعرفة وجود عيوب خلقية

التشخيص خلال الحمل :
o عادة لا يتم فحص الحمل التالي في حالات التثلث العادي ، ولكن خلال الحمل هناك علامات دالة على وجود المتلازمة مثل : زيادة حجم السائل الأمنوسي – الجنيني polyhydramnios وهو ناتج عن ضعف القدرة على المص والبلع، قلة السائل الجنيني وعادة ما يحدث نتيجة هبوط عمل الكلى، صغر حجم المشيمة، ضعف النمو الجنيني Intrauterine growth retardation، ضعف حركة الجنين، وهو ما قد يستدعي أجراء الفحوصات الأخرى والشك في وجود الحالة.
o في حالات النوع المتحول translocational trisomy ، يحتاج الحمل الجديد إلى متابعة، ولك لأرتفاع أحتمالية تكرار الحالة
o أختبار السائل الأمنوسي amniocentesis خلال الأسبوع 14-16 للحمل
o عينة من الخلايا الجنينية Chorionic villus sampling خلال 10-13 للحمل

العلاج :
o لا يوجد علاج شافي للمرض ولكن للأعراض
o نظراً لحدوث الوفاة مبكرا فان الأطباء لا يقومون بإجراء العمليات الجراحية خاصة المتعلقة بالقلب
o معظم الأطفال يتوفون نتيجة لتكرار توقف التنفس من مركز التنفس في المخ(Central apnea)
o الأطفال الذين يعيشون ، فقد يراجع الأطباء حالة الطفل و على ضوئها يقومون بإجراء ما يلزم كعملية وضع أنبوب تغذية في المعدة أو إجراء عملية للقلب أو إعطاء أدوية للتشنجات، علما أن هذه الإجراءات لا تقدم كثير و لا تأخر في وضعهم الصحي بشكل عام
o الأطباء في كثير من الأحيان لا يقومون بإجراء أي إنعاش للقلب أو إجراء تنفس صناعي إذا لا قدر الله و توقف قلب الطفل أو تنفسه
o العائلة تحتاج للدعم النفسي، الدعم الاجتماعي، والدعم المادي
o الاستشارة الوراثية مهمة لتوضيح الأمر للوالدين عن الأسباب، التكرار، وكيفية التعامل مع الطفل
o قد يحتاج الطفل المصاب إلى المساعدة من العديد من المتخصصين، وذلك يقرره الطبيب المعالج

احتمالات تكرار المرض :
o يمكن أن تتكرر الحالة بنسبة 1% فقط، وهي نسبة صغيرة
o أغلب الحالات تحدث نتيجة طفرة جينية
o يمكن أن نقول لا خوف من الحمل التالي بإذن الله، ولا يحتاج الأمر لأجراء أي تحاليل أو أشعات خلال الحمل القادم
o يمكن اجراء بعض التحاليل للأمهات الذين تمت ولادة طفل مصاب خلال الأسبوع العاشر من الحمل للتأكد من سلامة الجنين، و لو كان الجنين مصاب فليس هناك حلا علاجيا إلا إجهاض الحمل إذا كان ذلك جائزا شرعا.
o تزيد نسبة تكرار الحالة عندما يكون أحد الوالدين يحمل عيباً في الكروموسومات بدون أعراض وهو ما يسمى a balanced carrier، وتلك الحالات يقررها الطبيب المعالج

مآل الحالة – أحتمالية الوفاة :
o 95% من المصابين بهذا المرض يتوفوا خلال الحمل أو بعد بضعة أيام من الولادة
o أغلبية المولودين بهذه الحالة يتوفون خلال الشهر الأول من العمر
o 5-10% فقط من المصابين يعيشون إلى نهاية السنة الأولى من العمر و أكثرهن من الإناث
o سبب الوفاة هو وجود العيوب الخلقية في القلب والكلى وغيرها
o الحالات التي تعيش لمدة طويلة عادة ما يكون لديها تخلف حركي وفكري شديد بالاضافة لصعوبات التغذية والمشاكل الجسمية

الفرق بين الهتيروكروماتين واليوكروماتين

الهيتروكروماتين Heterochromati

* عند صبغ الكروموسومات بطرق الصبغ المختلفة مثل صبغة فولوجين المتخصصة في صبغ الحمض النووي تظهر داكنة جدا

* وتنقسم مناطق الهيتروكروماتين إلى قسمين :
١- مناطق الهيتروكروماتين الاختيارية ……. وهي مناطق يمكن تحويلها إلى مناطق اليوكروماتين.
٢- مناطق الهيتروكروماتين الإجبارية ……. وهي مناطق لايمكن تحويلها إلى مناطق اليوكروماتين

* وهناك علاقة بين التركيب الوظيفي ومناطق الهيتروكروماتين على كروموسومات الكائنات مميزة النواة اذ
وجد أن هذه المناطق غير نشطة وراثيا

* كذلك أن الجينات لموجودة على هذه المناطق لا تستطيع التعبير عن نفسها

* كذلك أن هذه المناطق لا يحدث بها أي عبور وراثي لأن الإنزيمات المسئولة عن عملية العبور لاتصل إليها.

* وهذه المناطق معرضة للإنكسار وبالتالي تزداد فيها الانكسارات الكروموسومية ويصبح الكروموسوم قد فقد جزء منه وبالتالي كروموسومات الكائن الذي يحتوي على مزيد من هذه المناطق معرض للتدهور بمرور السنين

اليوكروماتين Euchromatin

* هي مناطق باهتة

* وهي مناطق قليلة التحلزن للحمض النووي

* والجينات المحمولة على هذه المناطق تستطيع التعبير عن نفسه

* مناطق اليوكروماتين ذات نشاط وراثي واضح.

أهم الإكتشافات والثورات العلمية في منشأ و تطور الهندسة الوراثية

 

 

1866 م : أجرى الراهب النمساوي جريجور يوهان مندل تجارب على نبات البازلاء من خلال عمليات التهجين , وتوصل إلى مجموعة من القوانين لتفسير وراثة الخصائص الببيولوجية في الكائنات الحية , ولكن  نتائج تجاربه لم تنشر.

1900 : أعاد كل من دي فريز وباستون وآخرون اكتشاف قوانين مندل في علم الوراثة ثم نشرها في دورية تصدرها جمعية محلية في النمسا .

وقد كانت جهود هؤلاء العلماء هي الخطوة الأولى التي بدأها علماء البيولوجيا في التطوير المعاصر في علم الوراثة , والتي حولت هذا العلم إلى علم تجريبي دقيق .

1903 م : افترض ‘‘ستون ‘‘ أن الجينات تقع على الكروموسومات .

1910 م : أثبتت تجارب ‘‘مورجان ‘‘ أن الجينات تقع على الكروموسومات .

1911م : اشتق ‘‘جوهانسين‘‘ المصطلح العلمي ‘‘جين ‘‘   ‘‘ Gene‘‘ .

1918م : ظهر المطلح العلمي التقنية البيولوجية ‘‘  Biotechnologie ‘‘  باللغة الألمانية .

1922م : أعد ‘‘مورجان ‘‘ أول خريطة للجينات الموجودة على كروموسومات حشرة الفاكهة (الدروسوفلا Drosophila  ) .

1928 م : بداية تجارب التحويل الوراثي Genetic transformation  في البكتريا.

وتعتبر هذه التجارب حجر الأساس للهندسة الوراثية في صورتها الحديثة .

1933م : نشرت أول قصة خيال علمي عن الهندسة الوراثية ‘‘عالم جديد شجاع Brave new world ‘‘ للكاتب ‘‘ألدوس هيكسلي ‘‘ .

1938 م : ظهور المصطلح العلمي ‘‘ البيولوجيا الجزيئية ‘‘   ‘‘      Molecular Biology ‘‘  .

1943 م : ظهور نظرية  ‘‘ جين لكل إنزيم ‘‘ التي ربطت الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة, وهي تعرف بإسم نظرية ‘‘فعل الجين ‘‘ .

1944 م : أثبت كل من أفري وكلود وماركاتي أن الجينات تتركب من الحمض النووي الريبوزي المختزل DNA.

1948 م : ظهور المصطلحين العلميين    ‘‘  الهندسة الكيميائية   Chemical engineering‘‘    و    ‘‘  الطب الجزيئي   Molecular medicine ‘‘ .

1952 م : أكد كل من هيرشي وكاسي دور الـ DNA كأساس للمداة الوراثية .

1953 م : اكتشف كل من واتسون وكريك تركيب  الـ DNA ووضعا أول نموذج له .

1958 م : تحديد تتابع الأحماض الأمينية لبروتين الإنسولين .

1960 م : اكتشاف الحمض النووي الريبوزي المرسال mRNA  .

أول محاولة لدمج الخلايا  – في معهد جوستاف في باريس – حيث قام جورج بارسكي بإدماج خلايا فئران في أطباق خاصة مزودة بغذاء معقم .

1966 م : فك رموز الشفرة الوراثية بواسطة  ‘‘ جونيد خوران ‘‘ و ‘‘ مارشال نيرينبرج ‘‘ .

1967 م : اكتشاف إنزيمات الربط  Ligase enzymes .

1970 م : تمكن  ‘‘وارنر أربير‘‘   و  ‘‘ دانيل ناثانس ‘‘   و   ‘‘ هاميلتون  سميث‘‘  من اكتشاف أول انزيم محدد ( قص ) خاص Restriction enzyme  .

1971 م : تمكن  ‘‘ كوهين ‘‘ و  ‘‘ بوير ‘‘ من وضع أساليب أولية لإعادة إتحاد المداة الوراثية  Recombinant DNA.

هذي الصفحة الاولى ..  تعبت .. سيتبع

______________________________________

 

الصفحة الثانية ..

 

1973 م :

  • عزل أول جين وهو الجين المسؤول عن إنتاج الأنسولين .
  • وضع أساليب وطرق لإعادة اتحاد المادة الوراثية .
  • بداية التقنية الحيوية الحديثة Moden Biotecnology   .

1977 م :

  • إنشاء أو شركة للهندسة الوراثية ‘‘ جينيتيك ‘‘ في أمريكا .
  • إنتاج أول بروتين آدمي بواسطة البكتريا , وهو هرمون المخ ‘‘ السوماتوستاتين   Somatostatin ‘‘ .

1978 م :

  • إنتاج الإنسولين البشري من البكتيريا ‘‘ إشيريشيا كولاي   E. coli‘‘ .
  • اكتشاف طرق لتحديد تتابع الشفرة الوراثية .

1982 م :

  • إنشاء أول مصنع لإنتاج الإنسولين الآدمي بطرق الهندسة الوراثية في إنجلترا .
  • أول منتج للهندسة الوراثية يجاز تسويقه , وكان لقاحاً حيوانياً ضد الإسهال وهو ‘‘ الإنترفيرون ‘‘ لمعالجة الهربي .
  • أو محاولة ناجحة لنقل الجينات بين الحيوانات .

1983 م :

  • نجاح الجمع بين جنس العنز وجنس الخروف وظهرو ما يسمى بالعنزروف .
  • صمم كاري ميليس جهزاً لمضاعفة المادة الوراثية في المعمل بتفاعل البوليميريز التسلسلي  (  PCR ).
  • أول محاولة ناجحة لنقل الجينات إلى النبات .
  • ظهور المصطلح العلمي ‘‘ البيولوجيا الجزيئية النباتية  Plant Molecular Biology‘‘ .

1985 م :  اكتشاف البصمة الجينية   DNA Fingerprint  بواسطة أليك جيفيرس .

1986 م :  إنتاج خنزير معدل وراثياً يحمل جين هرمون النمو البشري .

1987 م :

  • استخدام البصمة الجينية كدليل جنائي في المحاكم الأمريكية .
  • أول عملية لتقييم النبات والكائنات الدقيقة المعدلة وراثياً خارج المعمل .

1988 م : أول كائن دقيق معدل وراثيا يجاز تسويقه .

1989 م :

  • عزل الجين المسؤول عن مرض التليف الكيسي  Cystic Fibrosis بواسطة لاب شي تسي  , وفرانسيس كولين .
  • تمكن ستيفن روسينبيرج من تصميم أول نظام لنقل الجينات في الإنسان .
  • بداية علاج الامراض الوراثية بالجينات  Gene therapy .

1993 م : عزل الجين المسؤول عن مرض هنتجتون   Hunttington’s  disease .

1994 م :

  • ظهور سلاح الجينات الإنتحارية كعلاج السرطان .
  • إنتاج أرز مقاوم للآفات والأمراض , أطلق عليه ‘‘ الأرز السوبر ‘‘ .

1995 م :

  • العلاج الجيني لتبقع الجلد الوراثي .
  • العلاج الجيني لتحلل الفقاعي الوراثي .
  • تصنيع هرمون الغدة النخامية الذي يعمل على تنشيط التبويض كعلاج للعقم .

1996 م :

  • إستنساخ النعجة ميجان وموراج على يد أيان ويلموت بإستخدام الخلايا الجنينية .

 

____________________________________________________

 

الصفحة الثالثة والأخيرة ..

1997 م :

  • تمكن سانج لي بمعهد العلوم والتقنية بكوريا من عزل جين PIIA  المسؤول عن إنتاج بولستر من نوع من البكترياونقله إلى بكتريا إشيرشيا كولاي E.coli  .
  • تمك إيان ويلموت من استنساخ النعجة ‘‘ دوللي ‘‘ بإستنساخ تقنية استبدال الأجهزة الوراثية عن طريق إدماج نواة خلية جسدية من ضرع (ثدي ) نعجة فنلندية في بويضة مفرغة ( بدون نواة ) مأخوذة من نعجة أسكتلندية .
  • استنساخ اثنين من القردة في مركز بحوث اوريجتون بالولايات المتحدة الامريكية باستخدام  تقنية الفصل المجهري للخلايا الجنينية للحصول على نسخ منها تحمل نفس الصفات الوراثية .
  • أعلنت شركة أمريكية لتربية الحيوانات عن نجاحها في استنساخ بقرة اطلقوا عليها اسم ‘‘ جين ‘‘ , وذلك بإستخدام تقنية ‘‘ استبدال الأجهزة الوراثية ‘‘ عن طريق استخدام خلايا ‘‘ Priodial stem ‘‘ من جنين بقرة عمره 30 يوماً .
  • الحصول على فئران تحمل كروموسومات بشرية كاملة ينتظم بكل منها مايقرب من الألف جين , بعد أن كانت عمليات نقل الجينات لا تتضمن أكثر من جين أو جينين على الأكثر , وأطلقوا عليه اسم ‘‘ ماني ‘‘ ‘‘ الفأر المؤنسن ‘‘ , وهي كلمة منحوتة من كلمتي إنسان وحيوان .
  • أعلن مايكل ماردين بفرنسا عن نقل جين الهيموجلوبين البشري ( ألفا  و بيتا جلوبين ) إلى كلوروبلاست    خلايا نبات التبغ والحصول على النبات الكامل وتمكنه من عزل و تنقية الهيموجلوبين من  بذور وجذور النباتات .

1998 م :

  • إنتاج السمك الذكري المتفوق كبير الحجم بإستخدام تقنية التحوير الوراثي .
  • إنتاج بعضو غير ممرض بإستخدام أساليب الهندسة الوراثية .

1999 م :

  • بداية إنتاج العسل الدوائي عن طريق نباتات تم تعديل أزهارها وراثياً  .
  • استنباط نبات تبغ معدل وراثياً للكشف عن مواقع الألغام .

 

 

 

 

التقنية الحيوية

التقنية الحيوية

التقنية الحيوية هي مجمل التقانات التي تتناول استخدام كائنات حية أو مكوناتها تحت الخلوية بغرض إنتاج أو تحوير أو تطوير منتجات ذات قيمة وفائدة للإنسان، ويتحقق ذلك عن طريق دمج عدد من المجالات العلمية مثل علم الأحياء الدقيقة والكيمياء الحيوية والوراثة وعلم الأحياء الجزيئي والكيمياء والهندسة الكيميائية، وتعتبر الهندسة الوراثية أحد أهم فروع التقنية الحيوية والتي تختص بالتقنيات والأساليب التي يمكن عن طريقها إعادة تشكيل المادة الوراثية(DNA) بحذف أو إضافة أجزاء منها وذلك بهدف تغيير التركيب الوراثي للكائن الحي لإنتاج صفات وراثية جديدة ومحسنة. ويتوقع بمشيئة الله أن تساهم تطبيقات التقنية الحيوية في تذليل العقبات أمام العديد من التطبيقات الصحية المتعلقة بالرعاية الطبية و كذلك في الإنتاج الزراعي والحيواني والصناعي ، كما يتوقع أن تساهم في تقديم الحلول العملية لكثير من المشاكل البيئية مثل التخلص من الملوثات البيئية وإعادة تدوير المخلفات ومعالجة مياه الصرف الصحي وإعادة استخدامها.

ومن هذا المنطلق سعت وتسعى كثير من الدول المتقدمة والنامية الى وضع خطط استراتيجية قريبة وبعيدة المدى لخوض غمار هذه التقنية وتحصيل أكبر قدر من فوائدها الإقتصادية ، الصحية ، الزراعية ، والبيئية ؛ فعلىسبيل المثال نشرت كوريا وكندا في الآونة الأخيرة خططها بعيدة المدى للإستفادة القصوى من التقانات الحيوية والتي يفترض أن يكون لها أثرها على الإقتصاد الوطني لتلك البلدان. وفي الولايات المتحدة الأمريكية خصص معهد الصحة الوطني بمفرده مبلغ وقدره 6.281 بليون دولار لأبحاث التقانات الحيوية الصحية وقد قفز عدد الشركات الأمريكية العاملة في مجال التقانات الحيوية من 300 شركة عام 1988 الى 1310 عام 1995. وتعتقد الهيئات الحكومية والرسمية أن الإمكانات الكامنة في الإستثمار بمجال التقانات الحيوية أكبر بكثير من الوعي بها ؛ ولذا ترصد أموال فقط للتعريف بأهمية هذا المجال ؛ فقد رصدت دول الاتحاد الأوربي على سبيل المثال مبلغ 1.25 مليون دولار أمريكي لبث حملة اعلامية لشعوبها حول التقانات الحيوية.
والمملكة العربية السعودية كغيرها من الدول لها مشاكلها الخاصة الصحية والزراعية والبيئية والتي يمكن أن تسهم التقنية الحيوية -في حال دعم الباحثين العاملين في هذا المجال- الى علاج الكثير من المشاكل التي تواجه قطاعات الإنتاج الزراعي والصناعي والصحي مما يكون له -بإذن الله- الأثر في التحسين النوعي والإقتصادي على المستوى الوطني.
وبالنظر الى المردود الإقتصادي الكبير المتوقع من أبحاث ومنتجات التقانات الحيوية يتوقع أن تحتل الإستثمارات في مجال التقنية الحيوية موقع الريادة فعلى سبيل المثال بلغت مبيعات منتج واحد من منتجات التقانات الحيوية (هرمون الإرثروبيوتين) في عام 1988م بليون دولار كما بلغت مبيعات هرمون آخر في الولايات المتحدة الإمريكية –مع اشتداد المنافسة الدولية لإنتشار التقانات الحيوية وتطورها- 700 مليون دولار في عام 1995 . فبالنظر الى الجانب الصحي نجد أن التقانات الحيوية يمكن أن تنمي الدخل الوطني بثلاث مسارات متوازية : انتاج العلاجات المطلوبة بتكلفة أقل وجودة أعلى ، العلاج الجيني لتقليل عدد المرضى الذين يحتاجون الى علاج ، الحد من المرض بإذن الله عن طريق الكشف المبكر على الحالات المرضية والحد من انتشاها بالتزاوج.
مثل هذه الفوائد يمكن أن تطبق على الإنتاج الزراعي والحيواني بزيادة كمية المنتجات الغذائية كماً ونوعاً كما يمكن أن تساهم في التقليل من استخدامات المياه والمبيدات التي لها أضرارها الصحية وبالتالي الإقتصادية. وبالمقابل التطبيقات البيئية والصناعية للتقانات الحيوية ستدعم الإقتصاد الوطني بتوفير مجالات استثمارية جديدة وفرص عمل تقنية متخصصة. ولعل من الإهمية الإشارة الى أن السعي الى نقل وتوطين هذه التقانات الحيوية في هذه المرحلة سيدعم الموقف الإستثماري للشركات السعودية قبل أن تغزوا الشركات الأجنية البلد بمنتجاتها ومن ثم تسعى الى حجب ومنع نقل التقنية الى المملكة.
وبناءا على هذه المنطلقات تم في مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية إنشاء برنامج التقنية الحيوية والهندسة الوراثية في عام 1996 م كأحد البرامج التابعة لمعهد بحوث الموارد الطبيعية والبيئة وذلك سعيا لنقل هذه التقنيات وتطبيقها في المملكة بغرض دعم وتطوير الإنتاج الزراعي والحيواني والصناعي وللمساهمة في إيجاد حلول للمشاكل الصحية و البيئية الزراعية والصناعية.

علم زراعة الأنسجة

تعريف علم زراعة الأنسجة :-
يقصد بزراعة الأنسجة هو استخدام جزء من النبات قد يكون البذرة أو جزء من الجذر أو جزء من الساق أو جزء من الأوراق أو المتك أو حبوب اللقاح غلي بيئة مغذية غالباً ما تحتوي علي العناصر الكبرى والصغرى ومصدر للسكريات وغالباً ما يستخدم السكروز كبيئة مغذية وأحياناً تضاف بعض من منظمات النمو مثل الأكسينات لتشجيع تكوين الجذور ونموها والسيتكوينيتات لتشجيع نمو الساق والهرمونات التي توجه النبات لتكوين نسيج Callus وهو عبارة عن مجموعة من خلايا منتظمة أو غير منتظمة ونعني بكلمة منتظمة أي أنها خلايا متشابهة لا يمكن تمييز خلايا خاصة بالجذر أو الساق أو الأوراق – وزراعة تلك الخلايا المفككة علي بيئة مغذية يمكن الحصول علي أفراد تشبه النبات الأم الأصلي في تركيبها الوراثي بكميات كبيرة في أوقات قصيرة .
وتتمم هذه الطريقة في ظروف تعقيمية حيث أن البيئات المستخدمة تكون موطن خصب للكائنات الدقيقة .
 


أهداف استخدام زراعة الأنسجة :-

1 – Rapid clone – Propagation
إكثار النباتات خلال مزارع الأنسجة يمكن أن يحقق :-

أ – True – to – type :-
النباتات المنتجة من نشاط القمم المرستيمية تكون من الناحية الوراثية مطابقة تماماً للنسيج الأم المأخوذة منه القمم المرستيمية مما يؤدي إلي المحافظة علي الصفات الوراثية – وإنتاج نباتات بهذه الكيفية إحدى مميزات التكاثر الخضري للمحافظة علي السلالات .
” Clone ” سلالة :- هي النباتات الناتجة بدون تغير وراثي من فرد بمعني أنها سلالة من نبات واحد دون تغير في الصفات الوراثية أي أن جميع النباتات متشابهة وراثياً .

ب – Rapid :-
بمعني سريع … فترة كل خطوة من خطوات زراعة الأنسجة تتراوح من 4- 6 أسابيع فقط .

جـ – Mass production :-
بمعني إنتاج أعداد كبيرة في فترة قصيرة .


تبادل وحفظ التراكيب الوراثية ( الأنواع ) :-

Germplasm Storage and exchange

أ – يمكن خلال زراعة الأنسجة تبادل الأصناف الجديدة والقديمة بين الدول دون الخوف من انتشار الأمراض من الدول المصدرة إلي الدول المستوردة فمثلاً ظهور صنف جديد في منطقة أو دولة ما قد تقف إجراءات الحجر الزراعي والخوف من انتشار الأمراض عائقاً في سبيل نشر هذا الصنف ولكن عن طريق زراعة الأنسجة يمكن التغلب علي هذا العائق .
ب – حفظ التراكيب الوراثية يعتبر هدف عظيم بالنسبة لعلماء التربية حيث يمكنه حفظ أنواع معينة أو أصناف معينة في أنابيب تحفظ في ثلاجات لإيقاف نموها حتى يحتاج إليها في عمليات التربية والتهجين المختلفة وذلك بدلاً من زراعتها في الحقل مباشرةً والمحافظة عليها في الحقل الذي يتطلب كثيراً من الوقت والجهد فضلا عن إمكانية فقدها في أي لحظة بسبب الظروف البيئية والحيوية في الحقل .

إنتاج نباتات خالية من مسببات الأمراض خاصة الفيروسية منها :-
Production of pathogens [mainly virus] – free plants
من المعروف أن بعض النباتات التي يتم إكثارها خضرياً تكون عرضة للإصابة بالأمراض الفيروسية والتي تنتقل من خلال وسائل الإكثار ومن أهم الأمثلة :- البطاطس – الثوم – الفراولة – وغيرها . لذلك فمن خلال مزارع الأنسجة يتمم زراعة جزء صغير جداً 0.2 – 0.5 ملليمتر . هذا الجزء غالباً خالي من الفيروس حتى في النباتات المصابة بالفيروس لعدم احتوائه علي أوعية vesseless وبطئ حركة الفيروس في المنطقة النشطة . النباتات الناتجة من هذا الجزء هي نباتات خالية من مسببات الأمراض وبذلك يمكن توفير ملايين الدولارات التي تستخدم في استيراد شتلات من مناطق باردة حيث لا ينمو الفيروس .

إنتاج العديد من المركبات العضوية والأمصال :-

Pharmacology, Vaccines

كثير من النباتات الطبية والعطرية تنتج مواد عضوية ذات أهمية خاصة طبية وصناعية مثل :-
الداتورا – السكران – الدجيتالس – الريحان – النعناع .
يزرع أجزاء منها لإنتاج نسيج الكالوس CALLUS الذي نستخلص منه المادة الفعالة بدلاً من اللجوء إلي زراعة النبات .

مثال :- إنتاج الكاكاو معملياً
تستخدم مزارع الأنسجة في إنتاج العديد من الأمصال Vaccines بنفس الأسلوب .

مكونات معمل زراعة الأنسجة :- 

يتكون معمل زراعة الأنسجة من 4 حجرات هي :-

1 – حجرة المطبخ Kitchen area :-

تتم في هذه الغرفة غسيل جميع الأدوات المستخدمة في هذه الأنسجة مثل الزجاجات , أطباق بتري , المخابير , الماصات وغيرها من الأدوات الزجاجية حيث تغسل بالماء ( ماء مقطر مرتين ) D.D.W فقط ولا يستخدم الصابون مطلقاً .

2 – حجرة الزراعة Cultivation Room :-

ويتم في هذه الغرفة زراعة الخلايا أو الأنسجة أو الأعضاء في البيئات .

3 – حجرة النمو Growth Room :-

يتم في هذه الحجرة نمو الأجزاء المزروعة في البيئات ويجب توفر الظروف التالية في هذه الحجرة :-
حرارة 25 ْ م
ضوء 16 ساعة ضوء فلورسنت أبيض وذلك لأنه يوجد به جميع أطوال موجات الضوء كما أنه لا يؤدي إلي ارتفاع درجة الحرارة .


4 – حجرة التفريد Mist Room :-

في هذه الحجرة يتم تفريد النباتات النامية من الزجاجات أو أطباق تيري في بيت موسى أو تربة معقمة تماماً تحت ظروف متحكم فيها .
وبعد ذلك تجرى له عملية أقلمة ثم ينقل إلي الصوبة أو إلي الأرض المستديمة مباشرةً .
وعملية التفريد هذه تكسب النباتات النامية القوة والتحمل للظروف الطبيعية كي تستطيع الاستمرار في الحياة عند نقلها إلي التربة .

طرق نقل النباتات المزروعة :-

1 – نضع الأصيص في صوبة حتي يصبح متأقلم ونعمل علي رش رزاز متقطع لمدة أسبوع

2 – ننكس إناء زجاجي علي الأصيص في اليوم الأول يكون الإناء محكم وبعد مرور 24 ساعة نرفع الغطاء فترة وجيزة ثم نعيد تنكيسه وهكذا وفي كل مرة نزود فترة رفع الغطاء حتى يتأقلم النبات .

الظواهر المصاحبة لعملية الأقلمة :-

نتيجة عملية الأقلمة تحدث العديد من التغيرات الكيميائية والفسيولوجية والمورفولوجية

أولاً التغيرات الكيميائية والفسيولوجية :-
– زيادة نسبة الماء المرتبط غير الحر .
– زيادة نسبة السكر المختزل وغير المختزل وقلة النشا .
تحول البروتينات إلي أحماض أمينية .


ثانياً التغيرات المورفولوجية :-

– زيادة الطبقة الشمعية علي الأوراق للحماية من البرودة .
القوام الجلدي للأوراق .
نقص الحجم , حجم الأوراق يقل .
زيادة نسبة المادة الجافة .
قلة نسبة الماء القابلة للتجمد نتيجة ارتفاع الضغط الأسموزي .
الأجزاء النباتية المستخدمة في زراعة الأنسجة Explants :-
تتنوع الأجزاء النباتية المستعملة في زراعة الأنسجة وذلك علي حسب :-
نوع النبات – هدف الدراسة .

فقد نستخدم :-
القمم النامية للبراعم – الجذور – أي جزء من الورقة – برعم جانبي – جزء من الحزم الوعائية للجذور – أو يتم استخدام المتك أو حبوب اللقاح المعزولة أو الأجنة المعزولة عقب التلقيح والإخصاب أو نستخدم البويضات أو المبيض كله وما يحمله من بويضات بعد إزالة أغلفة المبيض .

ويشترط في الجزء النباتي المستخدم :- قدرته علي الانقسام الميتوزي حيث يعتبر اختبار الجزء النباتي المستعمل وكذلك مرحلة نمو هذا الجزء ذات أهمية كبيرة في زراعة الأنسجة وفي جميع الأحوال يجب تعقيم الجزء النباتي المستخدم قبل البدء في زراعة الأنسجة ومن أبسط الطرق المستخدمة في التعقيم هي غمس النسيج في كحول لعدد قليل من الثواني ثم يعامل بمحلول كلوراكس 5 – 15 % لمدة 5 – 20 دقيقة .

 

 

طرق التعقيم في زراعة الأنسجة :-
تختلف طريقة التعقيم حسب الجزء المراد تعقيمه كالتالي :- 

1 – يتم تعقيم المعمل كلياً بالفورمالين .

2 – يتم تعقيم الأدوات الزجاجية والمعدنية علي درجة حرارة 160 ْ م لمدة 4 ساعات في الاوتوكلاف

أو في الفرن مباشرةً علي درجة 200 ْم لمدة 4 – 24 ساعة .

3 – يتم تعقيم البيئة في الأوتوكلاف علي درجة حرارة 121 ْم وضغط 15 ضغط جوي لمدة 15 دقيقة .

ولا يمكن تعقيم البيئة في الفرن مباشرةً لعدم وجود ضغط به حيث أن الضغط هو الذي يقوم بالتعقيم وقتل الميكروبات وليست الحرارة .
الهرمونات ومنظمات النمو يتم تعقيمها بواسطة المرشحات وهي لها أشكال وطرق مختلفة في التعقيم :-

فبعض منها عبارة عن إناء زجاج من أعلى ومن أسفل إناء آخر وبالمنتصف المرشح حيث يتم وضع الهرمونات أو منظمات النمو أعلى فيحدث لها ترشيح وفصل الميكروبات خلال المرشح ثم تتجمع في الإناء السفلي .
الأجزاء النباتية :-
يتم تعقيمها بالكلوراكس ( هيبو كلورات صوديوم ) 5 % لمدة 15-20 دقيقة .
أو بتركيز 10 % – 20 % لمدة 10 – 30 دقيقة . أو باستخدام الكحول 70 % لمدو 1 – 5 دقائق
أو باستخدام الكحول المطلق 90 % لمدة ثواني ثم الغسيل بالماء المقطر مرتين عدد 2 – 3 مرات .

البذور :- يتم تعقيمها بنترات الفضة أو محلول السليماني .
ملحوظة :-

يمكن استخدام المضادات الحيوية عندما يكون النبات مصاباً من الداخل كوسيلة للتعقيم ويكون النبات المصاب هام جداً فيستخدم المضادات الحيوية مثل الأبسيمين واسع المفعول ومدى استخدامه 50 – 150 ميكروجرام /مم3 .
مكونات البيئة الغذائية المستعملة في زراعة الانسجة :-
يجب أن تتوافر في البيئة الغذائية المستخدمة في زراعة الانسجة المكونات التالية:-

1 – مصدر طاقة :-
وهو عبارة عن أنواع السكريات المختلفة كالسكروز والجليكوز وتعتبر هذه السكريات مصدر الكربون أيضاً .
2 – مصدر الأملاح :-
مثل الكالسيوم والصوديوم والماغنسيوم وK وهي من العناصر الرئيسية في البيئة التي يتغذى عليها النبات النامي ونقص أي من العناصر قد يؤدي إلي ضعف النبات وقد يؤدي بحياته.
3 – مصدر الفيتامينات :-
مثل الثيامين Thiamin , وفيتامين B ,وحامض الأسكوربيك (فيتامينC) .
4 – الأحماض الأمينية :-
والمواد العضوية مثل الكازين المحلل أنزيمياً , الجلوتامين .
5- الهرومنات ( منظمات النمو ) :-
أ – أوكسينات :-
وهي هرمونات نباتية تسبب كبر وزيادة الخلايا في الحجم وتنشط تكوين الجذور وتتحكم في نمو وتكوين البراعم مثل أندول أسيتك آسيد 2.4D .
ب – سيتوكاينين :-
وهي هرمونات نباتية يختص بإنقسام الخلايا وزيادة نموها وتشكلها وتميزها مثل الكاينين وهي تشجع تكوين المجموع الخضري .
6- مركبات طبيعية :-
مثل كازين اللبن , لبن جوز الهند , مستخلص الخميرة .
7- الأجار :-
وتستخدم في حالة ما إذا كانت البيئة المطلوبة نصف صلبة .
8- يجب مراعاة ضبط الpH البيئة الغذائية في مدى 5.5 – 5.8 وهو أنسب التركيزات لاستفادة جميع الأجزاء النباتية من العناصر الغذائية الموجودة في البيئة وكذلك لإتمام جميع العمليات الفسيولوجية بنجاح .

 

 

 

أضرار الحرارة المرتفعة علي البيئة الغذائية :-
تختلف الكيماويات المستخدمة في البيئة الغذائية في تأثرها بدرجة الحرارة العالية .
حيث تؤثر درجة الحرارة تأثيراً كبيراً علي منظمات النمو كالتالي :-
الجبرلينات :-
يتكسر الجبرلين بنسبة 90 % في الأوتوكلاف علي درجة حرارة 121 ْ م لمدة 15 دقيقة وتحت 15 ض . ج .
الأوكسينات :-
NAA , IAA , 2.4.D تتحمل الحرارة مع أن IAA لا يتأثر بالتعقيم في الأوتوكلاف تحت الظروف العادية إلا أنه خاضع للانحلال بالعوامل الأخرى مثل ال pH حيث أن تغير ال pH يسرع من تحلل IAA .
السيتوكيتينات :-
لا يتأثر المحلول المائي من الكاينين والزياثين والبنزيلأدينين بدرجات الحرارة العالية .
من ناحية أخرى فإن تعريض الصورة الغير نشطة من مادة Substituted purine ولدرجات الحرارة العالية أثناء تعقيمها في الأوتوكلاف فإنها تتحول إلي الصورة النشطة Nb Substituted purine تساعد في تكوين الكالوس .
لا تؤثر الحرارة العالية علي حامض الأبسيسك ولكن يؤثر عليه الضوء .
الثايمين Hcl عند غليانه علي درجة حرارة 110ْ م في محلول مائي يتكسر بسرعة عندما يصل ال PH إلي 5, 5 .
أنثوسيانات الكالسيوم لا يمكن تعقيمه بالحرارة العالية وذلك لسرعة تكسره بالحرارة .
السكروز الثنائي هو أكثر الكربوهيدرات استخداماً في البيئة يتحللب التعقيم في الأوتوكلاف ليعطي مخلوط من D جليكوز , D فركتوز . بالإضافة إلي ذلك فإن التعقيم الحراري قد يكون له تفاعلات وسيطة داخل البيئة بين الكربوهيدرات والأحماض الأمينية .
البيروكسين يتحلل بسرعة بالحرارة العالية . 

تجهيز معمل زراعة الأنسجة :-
يجب توفير الأجهزة التالية في معمل زراعة الأنسجة :-
1 – جهاز تقطير الماء :-
الماء المستخدم في زراعة الأنسجة لابد أن يكون مقطر مرتين Double destile water ويمكن الحصول عليه من جهاز تقطير الماء مرتين وقوته 200.000 أوم / ساعة .
شروط الماء المستخدم في زراعة الأنسجة :-
1 – خالي من الشوائب حتى لا يحدث تلوث للبيئة .
2 – خالي من الأملاح المعدنية حتى لا يؤدي ذلك لتغير pH البيئة وبالتالي تصبح سامة للنبات .
3 – أن يكون الماء مقطر مرتين D.D.W .
وعن طريق جهاز وهو عبارة عن عمود من الراتنجات به شحنة موجبة وأخرى سالبة وذلك لجذب الأملاح الموجودة في الماء وبالتالي تقطيره أو عن طريق الأسموزية وهو عبارة عن غشاء يوضع بداخل أسطوانة يوجد بخارجها تركيز عالي وبداخلها تركيز منخفض فيتم بذلك الاتحاد مع الأملاح التي توجد بالماء وبالتالي تقطيره .
وتعد الطريقة الأولي أكثر الطرق استخداماً وأفضلها .
ملحوظة :-
يمكن استخدام ماء الأمطار في زراعة الأنسجة .
2 – الميزان :-
يجب توفير ميزان بمعمل زراعة الأنسجة وأن تكون حساسية الميزان
2 -5 مليجرام ويزن حتى 50 جرام أي حساسية الميزان حتي الرقم العشري الثالث .
3 – جهاز لضبط ال pH :- pH Meter :-
حيث انه لابد أن يكون pH البيئة المستخدمة يتراوح من 5.5 – 5.8 ويجب أن تكون حساسية الجهاز 1.4 P.P.m
ويستخدم لضبط pH البيئة محلول Hcl مخفف ( 1ع ) لخفض ال pH عندما يكون الوسط قلوي .
ويضاف KOH لرفع ال PH عندما يكون الوسط حامضي .
ملحوظة :-
تستخدم KOH بدلاً من NaOH حتى يستفيد النبات من عنصر البوتاسيوم كما أنه عنصر غير سام بالنسبة للنبات .
4 – جهاز سخان ومقلب :-
يستخدم السخان لتسيح أو لانصهار الآجار في حالة البيئات الصلبة حتى يسهل صبه ويستخدم المقلب في إذابة المحاليل وهو عبارة عن مغناطيس يمكن استخدامه أيضاً في تقليب الآجار حتى لا يلتصق ويأخذ اللون الأسود , وكذلك في إذابة المحاليل والكيماويات ويستخدم أيضاً في تقليل التلوث الموجود علي الأجزاء النباتية .
5- أجهزة تنظيف الأجزاء النباتية :-
تتم عملية تنظيف الأجزاء النباتية بإحدى الطرق التالية :-
أ – وضع الأجزاء النباتية في كأس وتغطيته بشاش أو سلك وفتح الصنبور عليه .
ب – عن طريق استخدام المقلب .
جـ – عن طريق إحداث موجات فوق صوتية تحدث ذبذبات شديدة الأجزاء النباتية وبالتالي تنظيفها .
د – عن طريق غمس الأجزاء النباتية في الكحول 95 % لمدة ثواني ثم وضعها في محلول كلوراكس 15 % لمدة 15 دقيقة وبعد ذلك توضع في ماء مقطر ثلاث مرات للتخلص من أثر الكلوراكس .
6- أجهزة صب البيئة :-
تستخدم هذه الأجهزة في صب البيئة في أطباق بتري أو الزجاجات التي يتم الزراعة فيها وتختلف هذه الأجهزة عن بعضها ويوجد منها عدة أشكال :-
أ – أحد هذه الأجهزة عبارة عن حقنة زجاجية كبيرة مدرجة تنتهي هذه الحقنة بخرطومين أحدهما لشفط البيئة والأخرى لصبها في الأطباق وذلك علي حسب الحجم المطلوب .
ب – يوجد جهاز كهربائي لصب البيئة وهو ينتهي أيضاً بخرطومين أحدهما لشفط البيئة والآخر لصبها في الأطباق ويتم التحكم في الحجم المطلوب وجوده ميكانيكياً .
7- أجهزة تعقيم البيئة :-
يتم تعقيم البيئة في الأوتوكلاف علي درجة حرارة 121 ْ م وتحت ضغط جوي 15 ض. ج 15 Psi لمدة 15 دقيقة .
8- الهزاز الدائري :-
يستخدم الهزاز الدائري في الاستعمالات التالية :-
أ – الزراعة المائية مثل زراعة الجذور والأقراص الورقية .
ب – فصل الخلايا من الكالوس بوضعه في محلول مائي .
جـ – زراعة الخلايا علي الميكروفيلم في البيئة المائية .
يستخدم هذا الجهاز في حدود 100 R . B .Y
9 – آلة غسيل الأدوات :- Dishwasher :-
يتم فيها غسيل معظم الأدوات الزجاجية مثل أطباق يتري , الماصات , المخابير , الزجاجات , وغيرها من الأدوات الزجاجية المعدنية .
ويستعمل في الغسيل ماء مقطر مرتين ولا يستخدم الصابون مطلقاً .
10 – الثلاجة :-
وتستخدم الثلاجة في تخزين البيئات , الكيماويات , المحاليل المغذية , ويفضل وجود حجرة كاملة للتخزين .
11 – ميكروسكوب :- Microscope :-
وهو يستخدم في حالات نادرة مثل انصهار البروتوبلاست ويستخدم أيضاً لفحص الخلايا والأنسجة .
12 – الهود :- Transfer Hood :-
وهو المكان التي تتم فيه زراعة الأجزاء النباتية ويجب أن يكون معقم 100% .
13 – الأرفف :- ****ves :-
يستخدم الأرفف في وضع الأدوات عليها مثل الأدوات الزجاجية والمعدنية .
14 – فرن :-
وذلك لتجفيف الأوعية والزجاجات وتعقيمها علي درجة 200 ْ م
لمدة 4 -24 ساعة .
15 – الأدوات الزجاجية والمعدنية :-
دوارق مخروطية بأحجام مختلفة
دوارق معيارية بأحجام مختلفة
مخابير مدرجة بأحجام مختلفة
ماصات مدرجة بأحجام مختلفة
أطباق بتري , وزجاجات بأحجام مختلفة للزراعة فيها .
ملاقط كبيرة ذات أطراف غير حادة للزراعة .
ملاقط ذات أطراف حادة لنزع بشرة الأوراق .
ابر تشريح .
ما هي الإرشادات الهامة التي يجب مراعاتها في معمل زراعة الأنسجة :-
هناك بعض الأمور الهامة التي يجب أن تؤخذ في الاعتبار عند المعمل في مجال زراعة الأنسجة :-
1 – يجب عدم تقريب الكحول من اللهب لأنه سريع الاشتعال .
2 – يجب عدم استنشاق هيبوكلوريد الصوديوم لأنه سام جداً .
3 – يحظر عدم إطالة النظر إلي لمبة Ultraviolet لأنها تسبب العمى .
4 – الاحتراس عند التعقيم بمحلول السليماني لأنه شديد السمية .
يجب الاحتراس عند استعمال الكيماويات لأنها شديدة السمية .
ينصح بغسيل الأسطح غسيلاً جيداً بالكحول 70 % أكثر من مرة وذلك لتقليل التلوث .
بنصح بأن تكون الملابس التي يرتديها من يقوم بالزراعة نظيفة لتقليل التلوث .
يجب تعقيم المعمل كله تعقيماً جيداً لضمان خلوه من الميكمروبات قبل بدء العمل .
تعقيم الأدوات المعدنية بالكحول وتعريضها للهب حتى الاحمرار لتقليل أي ميكروبات توجد عليها .
تعقيم الهود جيداً قبل الزراعة .
أن يكون الماء المستعمل في زراعة الأنسجة مقطر مرتين ومعقم حتى نضمن خلوه من الميكروبات والأملاح .
تعقيم الأيدي باستمرار أثناء الزراعة لضمان التعقيم التام .
ينصح باختبار الهود قبل الزراعة فيه للتأكد من خلوه من التلوث .
التأكد من التعقيم التام لأدوات الزراعة والبيئات والأجزاء النباتية المستخدمة في الزراعة لضمان نجاح العمل .
بنصح بعدم التحدث أثناء الزراعة تجنباً للتلوث .
ينصح بعد إمرار الأيدي فوق مكان الزراعة تجنباً للتلوث .
كيفية اختبار التلوث الموجود في الهود :-
لمعرفة مدى نظافة الهود وملاءمته للزراعة به نضع بداخله عدد من أطباق تيري بكل منها بيئة مغذية وتوزع الأطباق في أماكن مختلفة من الهود ونتركها لفترة معينة ثم نكشف عنها لمعرفة وتقدير مدي تلوث البيئات بكل طريق .

 

 

ظاهرة Habituation :- 

هي تأثير مباشر لنمو الأجزاء النباتية المزروعة علي بيئة غذائية بها أحد الهرمونات ( مثل السيتوكاينينات ) حيث يحدث له تشبع وعند نقله هإلي بيئة جديدة ليس بها هذا الهرمون فإنه بنمو نمواً جيداً كما لو كان بالبيئة هذا الهرمون وتسمى هذه الظاهرة بظاهرة التعدد .وتسلك الأجزاء النباتية هذا السلوك في مرة واحدة فقط أما لو نقلت إلي بيئة أخرى مرة ثانية وكانت هذه البيئة خالية من الهرمون فإنها لا تسلك نفس السلوك السابق .

مثال :-
عند تنمية القطع الساقية للبطاطس في بيئة بها بنزيل آدينين يتكون بها جذور وعند تنمية الجذور في بيئة سائلة خالية من البنزيل آدينين فإن المناطق التي يحدث بها جرح تكون كالوس علي الجذور وتسمى هذه
مجـــــالات زراعة الأنسجة

مزارع الخلايا Cell culture :-

تعتبر أول خطوة في عمل مزارع الخلايا هي عزل الخلايا المفردة وتتم عملية عزل الخلايا المفردة إما بالوسيلة الميكانيكية وإما أنزيمياً من الأعضاء النباتية وإما تؤخذ من نسيج كالوس نامي .
يلي هذه الخطوة زراعة الخلايا المفردة علي البيئة المناسبة , وتعد طريقة برجمان من اكثر الطرق شيوعاً في زراعة الخلايا المفردة ويراعي في هذه الطريقة أن يكون تركيز الخلايا المفردة في البيئة السائلة ضعف التركيز النهائي المطلوب عند الزراعة .
وتتوقف طبيعة النمو في مزارع الخلايا علي تركيز الهرمونات في بيئة النمو حيث انه قد يكون النمو متميز أي يتكون نموات خضرية أو جذرية أو كليهما أو قد يكون النمو غير متميز أي تتكون كتلة من الخلايا تسمي كالوس Callus .
وينتج الكالوس من أي نسيج نباتي متميز . بوضع الجزء النباتي الذي تؤخذ منه الخلايا في بيئة تحتوي علي تركيز مرتفع من الأوكسين وتركيز منخفض من السيتوكينين حيث يتكون الكالوس عند ذلك ويمكن أن يستمر في النمو إما علي صورة كتل متعددة الخلايا في البيئات الصلبة أو علي أشكال تجمعات صغيرة من الخلايا في البيئات السائلة .

ومع استعمال تركيز مرتفع من السيتوكينين ومنخفض من الأوكسين فأنه يمكن أن تتكون الجذور والسيقان والأوراق .

تكوين الأجنة الجسمية في مزارع الخلايا:-
يجب توفر شروط معينة لتكوين الأجنة الجسمية في مزارع الخلايا وهذه الشروط تتعلق بمنظمات النمو وخاصة السيتوكينينات , والأوكسينيات , ومصدر النيتروجين فمثلاً في مزارع الجذور تتكون الكالوس عندما تكون البيئة في الأوكسين وعند نقل هذه الخلايا إلي بيئة ذات تركيز منخفض أو خالية من الأوكسين فأنه تتميز الأجنة الكاملة .
أما مصدر النيتروجين في البيئة فيكون في صورة مختزلة مثل كلوريد أمونيوم أو نترات بوتاسيوم .وتكوين الأجنة يتطلب حد أدني من أيون الأمونيا داخل الخلايا ويتحقق ذلك بوجود تركيز منخفض من الامونيا أو تركيز مرتفع من النترات في البيئة ويجب توفير تركيز عالي من البوتاسيوم وألا يزيد الأكسجين الذائب عن 1.5مليجرام /لتر لأن التركيز العالي يشجع تكوين الجذور.
أهمية مزارع الخلايا أو الأنسجة في تربية النبات :-
يمكن الاستفادة من مزارع الأنسجة أو الخلايا في تربية النبات كالتالي :-
يمكن الحصول علي الاختلافات الوراثية التي يحتاج إليها المربي في برامج التربية من مزارع الأنسجة فمثلاً:-

-تعتبر مزارع الخلايا مصدراً هاماً للطفرات التي تعتبر أحد مصادر التصنيفات الوراثية وذلك لأن كل خلية لها القدرة علي أن تصبح فرد جديد وبالتالي احتمالات الحصول علي طفرات يكون كبير .
ولقد لوحظت هذه الطفرات في مزارع محاصيل الخس,الثوم,الأرز,غيرها.
-يمكن عن طريق مزارع الأنسجة انتخاب نباتات مقاومة للأمراض والظروف البيئية الغير مناسبة
فمثلاً:-
-أمكن انتخاب صنف طماطم يتحمل تركيزات مرتفعة من الملوحة كذلك أمكن انتخاب سلالات خلايا مقاومة للملوحة من مزارع الخلايا لعدة محاصيل مثل الفلفل , البرتقال , الأرز , القلقاس .
-كذلك أمكن إنتاج سلالات مقاومة للفيروس من نبات الدخان من مزارع الخلايا .
مزارع المتوك Anther culture
تفيد مزارع المتوك في إنتاج نباتات أحادية Haploid من حبوب اللقاح إما من خلال تكوين أجنة أو من خلال تكوين الكالوس .

ما يراعى عند عمل مزارع المتوك :-

1 – يجب أن تؤخذ المتوك من نباتات حديثة الإزهار ويكون ذلك في مرحلة معينة من تكوين حبوب اللقاح قبل تفتح الزهرة .
لذلك يفضل زراعة النباتات التي تؤخذ منها المتوك في ظروف متحكم فيها بيئياً ليمكن الربط بين المظهر الخارجي للبرعم الزهري والمرحلة المناسبة لتكوين حبوب اللقاح .
2 – يجب تطهير البراعم الزهرية المنتخبة بأحد المطهرات المناسبة ثم تفصل الأسدية كاملة ( متك + خيط ) وتوضع في طبق بتري معقم .
3 – يجب ان تسحق أحد المتوك في صبغة أسيتوكارمن لإختبار مرحلة تكوينه فإذا كانت المرحلة مناسبة تفصل بقية المتوك عن الخيوط وتوضع أفقياً في بيئات زراعية .
4 – يجب الحذر والحرص عند فصل وزراعة المتوك حتى لا تحدث أضراراً لها حيث أن تجريحها يؤدي إلي تحفيز تكوين كالوس من خلال جدر المتوك وهي خلايا ثنائية .
5- يجب تحصين مزارع المتوك من الضوء لمدة 12 – 18 ساعة وعلي درجة حرارة 28 ْ م بالتبادل مع فترة ظلام مدتها 6 – 12 ساعة علي درجة حرارة 22 ْ م , بعد 3 – 8 أسابيع يبدأ تفتح المتوك وتحولها إلي اللون البني وذلك بسبب ضغط الكالوس المتكون من حبوب اللقاح علي المتوك أو بسبب النباتات الصغيرة التي تنمو فيها .
6- تفصل النباتات المفردة أو النموات الخضرية المتكونة من الكالوس بعد أن يصل 3 – 5 سم وتنقل إلي بيئة مناسبة لتكوين الجذور ثم بعد ذلك تنقل النباتات التي تكونت جذورها إلي أصص صغيرة معقمة .

 

 

أهمية مزارع المتوك وحبوب اللقاح :- 

1 – ترجع أهمية هذه المزارع إلي الحصول علي نباتات أحادية المجموعة الكروموسومية إما من خلال تكوين الأجنة أو تكوين الكالوس ويفيد ذلك في الآتي :-
أ – تستخدم النباتات الأحادية في الحصول علي نباتات ثنائية أصيلة من المحاصيل الخلطية التلقيح وذلك بمعاملتها بالكوليثيشين .
وذلك يوفر من 6 – 8 أجيال للتربية الذاتية .
ب – تفيد النباتات الأحادية في الحصول علي مختلف حالات التعدد الكروموسومي الغير تام .
2 – تفيد مزارع المتوك في التعرف علي الطفرات المنتخبة بسهولة .
3 – استخدمت وزارع المتوك في إنتاج أصناف محسنة لبعض المحاصيل في وقت قياسي مثل القمح – الأرز – الشعير .
4 – إنتاج أصناف هجين من الهليون جميع نباتاتها مذكرة .

مزارع الأندوسبرم Endosperm culture :-
تفيد مزارع الأندوسبرم في إنتاج نباتات ثلاثية المجموعة الكروموسومية حيث أن الأندوسبرم نسيج ثلاثي 3n ينتج من اندماج إحدى الخليتين التناسليتين لحبة اللقاح مع نواتا الكيس الجنيني . ويتم الحصول علي النباتات الثلاثية عن طريق تكوين براعم من الأندوسبرم مباشرةُ أو عن طريق الكالوس . ويجب ملاحظة أن الأندوسبرم الكامل النمو لا يصلح للزراعة لذلك يجب مراعاة عزل الأندوسبرم بعد مدة معينة من التلقيح وهي تختلف من نوع إلي لآخر فمثلاً في الذرة 8 – 11 يوم وفي الأرز من 4 – 7 يوم . ومن النباتات التي تنجح فيها زراعة الأندوسبرم البقدونس – الأرز – الكمثرى .

التلقيح في مزارع المبايض والبويضات :-
يستخدم مصطلح in vitro pollination في جميع الحالات التي توضع فيها حبوب اللقاح مباشرة علي البويضات المفصولة في بيئة صناعية أو علي مياسم الأزهار التي فصلت ووضعت في بيئة صناعية أو علي البويضات التي فصلت من مشيمتها في بيئة صناعية .

تعريف مزارع البويضات :-
هي المزارع التي يتم فيها زراعة البويضات منفصلة أو نزع البويضات من المشيمة في بيئة صناعية Ovule culture .

مزارع المبايض :-

هي الخالة التي يتم فيها زراعة المياسم الأزهار في بيئة صناعية Ovule culture .
يتم خص الأمهات قبل تفتح الأزهار بيومين ثم تكيس وتجمع الأزهار المخصية بعد تفتحها بيوم أو اثنين حيث يزال الكأس والتويج ويغمس المتاع في كحول 70 % لمدة ثواني ثم يغسل جيداً بالماء المقطر ثم يزال الميسم والقلم وجدار المبيض وبذلك تبقي المشيمة والبويضات وقد تزرع البويضات الاثنتان معاً في حالة مزارع المبايض يزرع الميسم كاملاً .
يتم جمع متوك غير متفتحة من الآباء وتحفظ في طبق تيري معقم إلي أن تتفتح حيث تنقل حبوب اللقاح بحرص وتوضع علي البويضات المزروعة او علي المياسم أو المشيمة .
ويكون الهدف من هذه المزارع الحصول علي بذور مكتملة التكوين ونجحت هذه الطريقة مع الطماطم – الفاصوليا –
الشليك .

أهمية مزارع المبايض والبويضات :-

1 – إنتاج نباتات أحادية من خلال التوالد الذاتي .
2 – يتم التغلب علي حالات عدم التوافق الذاتي والخلطي في مزارع البويضات حيث يتم إزالة أنسجة المبيض الأمية المسؤلة عن عدم التوافق .
3 – التغلب علي مشاكل العقم في بعض الهجن النوعية البعيدة .
4 – الحصول علي بذور مكتملة التكوين .

مزارع الأجنة :- Embryo cultures :-

تفيد مزارع الأجنة في التغلب علي مشاكل الإخصاب في التلقيحات البعيدة ويتحكم في نجاح مزارع الأجنة عاملان هما :-

1 –
عملية فصل الأجنة الصغيرة


2 – تحديد بيئة الزراعة المناسبة

كما يجب فصل الأجنة قبل أن تبدأ في التدهور والاختفاء كما في حالات الهجن النوعية البعيدة التي يحدث بها عدم توافق بين الجنين النامي والأندوسبيرم , وتحدد مرحلة فصل الجنين المناسبة بعدة أيام من التلقيح .

ونظراً لأن الأجنة تكون محاطة بأنسجة المبيض لذا فإنها لا تكون عرضة للتلوث ولا تحتاج إلي تعقيم ويكتفي بتطهيرها سطحياً .

وعملية فصل الأجنة تحتاج إلي مجهر حتى تتم عملية الفصل بدقة .

ثم تزرع هذه الأنسجة في البيئة المناسبة حتى يكتمل نموها بعد الزراعة ثم تنمو بعد ذلك إلي نباتات صغيرة تنقل بعناية إلي أصص معقمة .

 

 

ولقد أمكن زراعة أجنة بعض الهجن النوعية للجنس Brassica حيث تم حصاد مبايض الأزهار الملقحة في الوقت المناسب وتعقم ثم بعد ذلك تقطع طولياً ثم تنقل إلي بيئة مغذية علي جهاز هزاز حيث أدت الحركة الدائمة للبيئة المغذية إلي خروج عدد من الأجنة من مبايض الأزهار . 

أهمية مزارع الأجنة :-

1 – إمكانية الحصول علي الهجن البعيدة التي يستحيل الحصول عليها أو إنتاجها بالطرق العادية مثل هجن أجناس الفاصوليا , الكرنب , الطماطم .
2 – إنتاج النباتات الأحادية بسبب الاستبعاد الكروموسومى الذي يحدث أحياناً بعد التهجينات البعيدة , ثم يقوم المربي بمضاعفة الكولوشيسين فيتجمع لديه عدد كبير من النباتات الأصلية المختلفة وراثياً وبالتالي يمكن الانتخاب لأفضلها ليصبح صنف جديد .

3 – تقصير دورة التربية وذلك بالتخلص من حالات سكون البذرة التي قد تمدد إلي شهور .
4 – إكثار بعض النباتات التي لا تنبت بذورها .

مزارع البروتوبلاست :- Protoplast culture :-

تعرف مزارع البروتوبلاست علي انها زراعة الخلايا بدون جدرها الخلوية.

تفيد مزارع البروتوبلازم في عملية دمج البروتوبلازم Protoplasm fusion عند الرغبة في إجراء تهجينات نوعية بعيدة وكذلك عملية إدخال أجزاء غريبة من DNA أو بكتريا أو فيروسات معينة في الهندسة الوراثية حيث يتم عزل البروتوبلازم عن الجدر الخلوية ويزرع في بيئة مناسبة ويتم هذا بواسطة أنزيم السليوليز الذي يحفز من مزارع الفطر .

تعد الأوراق الحديثة التكوين أفضل مصادر الخلايا لمزارع البروتوبلازم حيث يطهر النسيج النباتي المستعمل سطحياً ثم تسلخ بشرة الورقة أو يقطع الجزء النباتي إلي أجزاء صغيرة ويوضع في محلول الأنزيمات ويفضل أن تكون المعاملة بالأنزيمات الهاضمة تحت تفريغ لإسراع عملية تخلل الأنزيمات بين الخلايا وتستمر المعاملة بالأنزيمات 1/2 ساعة إلي ساعة . ثم تزرع علي البيئة الملائمة ويفضل أن تكون سائلة وتظهر الجدر السيليوزية حول البروتوبلازت بعد 2 – 14 يوم . ونجحت هذه الطريقة في العائلة الباذنجانية كالفلفل – الباذنجان – البطاطس .

أهمية مزارع البروتوبلازم :-

1 – يمكن الاستفادة منها في الإكثار وعزل السلالات الفطرية .

2 – دمج بروتوبلازم الأنواع النباتية البعيدة عن بعضها وهوو يعد وسيلة فعالة لإجراء التهجينات البعيدة .

3 – إدخال صفة العقم الذكري السيتوبلازمي في النباتات .

4 – الحصول علي نباتات وراثية يمكن الاستفادة منها في تحسين النباتات وخاصاً العقيمة منها .

5 – إدخال أجزاء من DNA أو البكتريا أو الفيروسات في الهندسة الوراثية .

تعريف البروتوبلاست :-

هو عبارة عن خلايا منزوعة الجدر السليوزية إما عن طريق الأنزيمات ( Cellulase ) أو بطرق أخرى .

مزارع القمة الخضرية المرستيمية :-

يستفاد منها في إنتاج نباتات خالية من الفيرس ويعد ذلك أمر بالغ الأهمية في المحاصيل خضرية التكاثر والتي ينتقل فيها الفيروس تلقائياً مع الأجزاء الخضرية المستخدمة في التكاثر .

وبالرغم من أن النباتات قد تكون مصابة جهازياً بالفيروس إلا أن القمة المرستيمية تكون خالية غالباً أو تحتوي علي عدد قليل جداً من الفيروسات وذلك للأسباب التالية :-

1 – خلو القمة المرستيمية من الأنسجة الوعائية التي يكون انتقال الفيرس فيها سريع .

2 – يكون النشاط الأيضي في القمة المرستيمية غالباً بدرجة يقل معها تكاثر الفيرس .

3 – نظم المقاومة لتكاثر الفيرس تكون أعلي في الأنسجة المرستيمية عنن أي نسيج آخر .

4 – التركيز العالي للأوكسين في القمم النامية يثبط نشاط الفيرس .


ولهذه الأسباب فإن زراعة القمم المرستيمية تؤدي إلي إنتاج نباتات خالية من الفيرس .

ويكون طول القمة المرستيمية 250 ميكرون وعرضها 100 ميكرون ولصعوبة فصل هذه القمة فإنه تستعمل القمة النامية كلها .

ويطلق علي المزارع في هذه الحالة shoot Tip Culture

وتعطي هذه المزارع أيضاً نباتات خالية من الفيرس في أغلب الأحيان .

والذي يحدد مستويات النجاح في هذه العملية هي الدقة في فصل القمة النامية بدون الأضرار بها وكذلك في اختيار البيئة المناسبة للزراعة التي يجب أن تكون محفزة لتكوين الجذور والأوراق من القمم المزروعة .

ملحوظة :-

البيئة الصلبة تشجع تكوين الكالوس وهو أمر غير مرغوب في هذه المزارع ويجب ملاحظة أنه كلما زاد حجم القمة المرستيمية كلما زادت فرصة تمييز نباتات منها أما القمة المرستيمية الصغيرة فإنها تنتهي بتكوين بذور وكالوس فقط وقد لا تتكون جذور .

 

 

وعلي ذلك فالقاعدة العامة هي أن تكون القمم المرستيمية صغيرة بحيث تكون نباتات خالية من الفيروس وكبيرة بحيث تسمح بإعطاء نباتات كاملة 

من ضمن فوائد زراعة القمة النامية ( القمة الخضرية ) Apical . M . T . C

الإكثار الخضري السريع للنباتات الممتازة لإجراء التجارب عليها أو بيعها في الأسواق .

مزارع الإكثار الدقيق :-

يستفاد من مزارع الإكثار الدقيق في إنتاج سلالات خضرية تحتوي علي عشرات الآلاف من النباتات الصغيرة خلال فترة وجيزة .

ويفضل دائماً استخدام القمة المرستيمية لأنها تكون خالية من الفيرس كما يجب استخدام أجزاء صغيرة من ساق النبات تحتوي كل منها علي عقد وبرعم جانبي وذلك كلأن البراعم الجانبية المفصولة من الأشجار لا تنمو بمفردها لذلك فإن النسيج الأمي الموجود معه يساعده علي النمو . كما أن البراعم الجانبية تتحمل التعقيم عن البراعم الطرفية .

ويحدث الإكثار الدقيق في المزارع بواحدة من ثلاث طرق :-

1 – من خلال الكالس :-

متعد هذه الطريقة من أسرع طرق الإكثار الدقيق إلا أن هذه الطريقة غير مفضلة للأسباب التالية :-

أ – لأن الكالس غير ثابت وراثياً حيث تظهر به حالات مختلفة من التضاعف الكروموسومي .

ب – لم يتميز الكالس إلي نموات نباتية في العديد من المحاصيل الهامة .

2 – من خلال تكوين البراعم العرضية :-

يقصد بالبراعم العرضية تلك البراعم التي تتكون مباشرة من العضو النباتي دون أن يفصل بينها نسيج كالوس .

وتتكاثر أعداد كبيرة من المحاصيل الاقتصادية بهذه الطريقة .

3 – من خلال تحفيز التفرع الجانبي :-

يتم تحفيز التفرع الجانبي في المزارع بتوفير السيتوكينين بها بتركيز معين إما مع الأكسين أو بدونه حيث يؤدي توافر السيتوكينين بالمزرعة إلي نمو البراعم الجانبية التي تكون في القمم المرستيمية التي تنمو من البراعم المزروعة ثم تنمو البراعم الجانبية التي تكون في القمم المرستيمية الجديدة وهكذا . ويؤدي استمرار هذه العملية لعدة مرات إلي تكوين كتلة من النموات الجديدة .

ثم يلي ذلك نقل هذه النموات إلي بيئة أخرى تختلف في مكوناتها الهرمونية حتى تتم عملية التجذير وبع تكوين الجذور تنقل هذه النباتات إلي أصص معقمة بحرص تام ويجب رعايتها تماماً حتي يتم نقلها إلي البيوت المحمية .

بعض التعريفات الهامة في مجال زراعة الأنسجة

1 – زراعة المتوك ( حبوب اللقاح ) والبويضات :-Pollen, Anther and ovule culture

الهدف منها الحصول علي نباتات أحادية المجموعة الكروموسومية يطلق عليها Haploid وهذه النباتات تفيد في المجالات التالية :-

1 – الحصول علي نباتات ثنائية المجموعة الكروموسومية نقية وثابتة وراثياً وذلك بمضاعفة النباتات ال Haploid باستخدام الكوليثيسن وهذا يوفر الوقت والجهد ( 12 عام علي الأقل ) المبذول في الطرق العادية .

2 – استعادة بعض النباتات الهجين التي بها نسبة من العقم الذكري لخصوبتها ( كما في بعض نباتات الأرز )

3 – تستخدم مزارع المتوك في إنتاج أصناف هجين من الهليون جميع نباتاتها مذكرة فقط .

4 – انتخاب الطفرات المنتخبة والتي تغطى بالجين السائد في النباتات الخلطية .

5 – يمكن عمل الخريطة الكروموسومية مباشرةً حيث يمثل النبات الأحادي جاميطة واحدة .

6 – إنتاج نباتات لها سيتوبلازم خاص وذلك بزراعة النباتات التي تحتوي علي سيتوبلازم .


2 – نباتات أحادية المجموعة الصبغية :- Haploid plants

تتميز بأنها ( 1n ) أي بها نصف العدد الكروموسومي ويتم الحصول عليها من زراعة المتوك أو حبوب اللقاح .

وتفيد هذه النباتات في مجال تربية النباتات حيث عن طريقها :-

1 – يتم الحصول علي نباتات خالية من الأمراض وخاصة الفيروسية .

2 – يتم الحصول علي نباتات ثنائية المجموعة الكروموسومية نقية وثابتة وراثياً .

3 – معلق الخلايا :- Cell suspension

وهو عبارة عن زراعة الخلايا المراد إجراء تجارب عليها في بيئة سائلة مما يسهل زراعة هذه الخلايا أو حقنها داخل أي كائن حي .

4 – Batch culture

يقصد به زراعة بعض الأجزاء النباتية في حجم ثابت في بيئة الزراعة .

5 – زراعة الكالوس :- Callus culture

الكالوس :- هو عبارة عن تجمع بروتوبلازمي من خلايا غير مميزة أو غير مشكلة ( أي توجد جذور وسيقان وأوراق ) ] غير منتظمة [ .

فوائد استخدام زراعة الكالوس :-

أ – يعتبر الكالوس مصدر للاختلافات الوراثية الكروموسومية التي تزيد بزيادة عمر مزرعة الكالوس .

ب – انتخاب نباتات مقاومة للملوحة بتعريض الكالوس إلي المؤثرات المختلفة .

جـ – الحصول علي نباتات خالية من الفيرس .

د – استخلاص بعض المواد الخاصة بصناعة الأدوية أو الصناعات الغذائية كمستخلص نبات الفلفل الأخضر .

هـ – يستخدم في الإكثار الخضري السريع للنباتات المنتخبة حيث أن زراعة الكالوس يعطي عدد كبير من النباتات في وقت قصير .

ما يراعي عند إنتاج الكالوس :-

1 – مراعاة الدقة عند استخدام الجزء النباتي المستخدم .

2 – توفير البيئة المناسبة والظروف البيئية المناسبة لزراعة الكالوس .

3 – مراعاة الدقة في عزل والمحافظة علي الكالوس للتجارب الأخرى .

6- زراعة الخلايا :- Cell culture :-

هي عبارة عن زراعة الخلية في معلق الخلايا علي بيئة مناسبة في طبق بتري وتنمية هذه الخلية .

7 – إنصهار أو إندماج البروتوبلاست :- Protoplast fusion

وذلك يفيد في إنتاج هجين من خلال التهجينات بين الأنواع النباتية البعيدة وراثياً أي لا يتم بينها تلقيح وإخصاب في الطبيعة ويسمي الهجين الناتج ( Vegetative hybrids ) , ( Somatic hybrids ) , ( Cybrides ) ويتم ذلك بنزع الجدر السليلوزية .

8 – نقل الجينات :- Gene Transf

عبارة عن نقل جين حامل لصفة معينة في السلسلة الكروموسومية إلي نبات آخر ممتاز في صفاته ولكن ينقصه هذه الصفة ويتم ذلك من خلال الهندسة الوراثية حيث يتم نقل جين من كائن حي إلي كائن حي آخر وتعتبر هذه العملية سلاح ذو حدين .

9 – Somaclonal variation

يقصد به الاختلافات الموجودة ببعض النباتات النامية من خلايا جسمية علي بيئات زراعة الأنسجة .

10 – زراعة الأجنة :- Embryo culture

زراعة الأجنة تفيد في الحالات التي يفشل فيها الجين في الإنبات والنمو وتتم زراعتها علي بيئات مناسبة غذائية لاستكمال نموه وإعطاء نباتات كاملة وحدث ذلك في بعض أصناف الطماطم .

11 – تخليق الأجنة :- Embryo genesis

تفيد في الحالات التي يفشل فيها الإنبات نتيجة عدم تكوين الإندوسبيرم أو الأوراق الفلقية المحتوية علي الغذاء اللازم لنمو الجين .

مثل الهجين الناتج من نبات الراي والشعير حيث وجد أن أجنة هذا الجين لا تستطيع الإنبات والنمو وتم زراعتها علي بيئات غذائية مناسبة وأمكن الحصول منها علي نباتات كاملة .

12 – تخليق الأعضاء النباتية :- Organo genesis

يقصد بها الحصول علي نباتات كاملة مميزة من زراعة خلية أو أي نسيج نباتي آخر , وتفيد في حالة إكثار النباتات التي لا تنتج بذور . وذلك من خلال تنمية أحد الخلايا علي بيئة غذائية مناسبة تحتوي علي التركيز المناسب من الأوكسين والسبتوكاينين بحيث يسمح هذا التركيز بنمو أو تكوين كلاً من المجموع الجذري والمجموع الخضري حيث أن :-

زيادة تركيز السبتوكاينين في البيئة تؤدي إلي تكوين مجموع خضري فقط .

زيادة تركيز الأوكسين في البيئة تؤدي إلي تكوين مجموع جذري فقط .

الخلايا التي لها القدرة علي إعطاء جذور وسييقان تتميز بالآتي :-

1 – السيتوبلازم بها مركز .

2 – كبر حجم حبيبات النشا .

3 – الخلايا بها نواة كبيرة الحجم عن النواة الموجودة في الخلية العادية .

13 – الإخصاب في أنابيب :- in vitro pollination

للتغلب علي مشاكل الإخصاب المتعلقة بوجود عائق في المبسم بوضع البويضات مع حبوب اللقاح .


14 – الحصول علي نباتات خالية من الأمراض :- Apical culture to obtained diseases free plants

الحصول علي نباتات خالية من الفيروسات والأمراض من الأشياء الهامة عند تقييم النباتات قبل عمل التهجينات لمعرفة صفاتها التي قد تختفي نتيجة الإصابة للفيرس أو الأمراض .

 

صور توضح زراعة الأنسجة 


 

زراعة الأنسجة -Tissue Culture – 1

زراعة الأنسجة

Tissue Culture/1/


مقدمة :
يعتبر علم زراعة الأنسجة من المجالات الحديثة الهامة المنتمية حديثاً لعلم الوراثة وهو مجال تطبيقي سوف يحدث ثورة في مجال الزراعة حيث يهتم بتنمية أجراء صغيرة من الأنسجة النباتية Explantوالحيوانية يتراوح حجمها تقريباً بين عدة مليمترات إلي ما يقرب من البوصة في الطول علي بيئات صناعية معروفة المكونات وتحت ظروف بيئية متحكم فيها صناعياً ويتم هذا بغرض انقسام ونمو الخلايا وكذلك إعادة التشكل مرة أخرى في هذه الأنسجة لكي يتكون لدينا نمواً من الخلايا Callus أو كائن كامل ] نبات كامل [ ثم يتم نقله وأقلمته للظروف البيئية الزراعية وبذلك يعطي بعض النباتات أو الأصناف ذات مميزات خاصة يستفاد منها استفادة كبيرة في مجال الزراعة وهذا يتم إنجازه في جيل أو جيلين وبذلك لا نلجأ إلي برامج التربية التقليدية التي قد تستغرق من 10 – 15 عام .

وتعتبر الظروف البيئية التي يتعرض لها النسيج من أهم العوامل التي تؤثر علي نجاح عمليات زراعة الأنسجة وهذه الظروف مثل الضوء ( شدته – مدة التعرض له – موجاته ) ودرجة الحرارة ( هل هي ثابتة أو متغيرة حسب الليل والنهار ) والرطوبة ( ملائمة فلا تساعد علي نمو الكائنات الدقيقة وكذلك لا تساعد علي سرعة جفاف البيئة ) .

ولقد حقق المتخصصون في هذا المجال تقدم كبير في زراعة الأنسجة النباتية لما تمتاز به الخلايا النباتية من قدرة علي إعادة الشكل مرة أخرى .

لكن التقدم في مجال زراعة الأنسجة الحيوانية يواجه بعض الصعوبات حيث أن الخلايا الحيوانية ليست لها القدرة علي إعادة الشكل مرة أخرى .

تعريف علم زراعة الأنسجة :

يقصد بزراعة الأنسجة هو استخدام جزء من النبات قد يكون البذرة أو جزء من الجذر أو جزء من الساق أو جزء من الأوراق أو المتك أو حبوب اللقاح علي بيئة مغذية غالباً ما تحتوي علي العناصر الكبرى والصغرى ومصدر للسكريات وغالباً ما يستخدم السكروز كبيئة مغذية وأحياناً تضاف بعض من منظمات النمو مثل الأكسينات لتشجيع تكوين الجذور ونموها والسيتكوينيتات لتشجيع نمو الساق والهرمونات التي توجه النبات لتكوين نسيج Callus وهو عبارة عن مجموعة من خلايا منتظمة أو غير منتظمة ونعني بكلمة منتظمة أي أنها خلايا متشابهة لا يمكن تمييز خلايا خاصة بالجذر أو الساق أو الأوراق – وزراعة تلك الخلايا المفككة علي بيئة مغذية يمكن الحصول علي أفراد تشبه النبات الأم الأصلي في تركيبها الوراثي بكميات كبيرة في أوقات قصيرة .

وتتمم هذه الطريقة في ظروف تعقيمية حيث أن البيئات المستخدمة تكون موطن خصب للكائنات الدقيقة .

أهداف استخدام زراعة الأنسجة :

1 – Rapid clone – Propagation

إكثار النباتات خلال مزارع الأنسجة يمكن أن يحقق :

أ – True – to – type :

النباتات المنتجة من نشاط القمم المرستيمية تكون من الناحية الوراثية مطابقة تماماً للنسيج الأم المأخوذة منه القمم المرستيمية مما يؤدي إلي المحافظة علي الصفات الوراثية – وإنتاج نباتات بهذه الكيفية إحدى مميزات التكاثر الخضري للمحافظة علي السلالات .

Clone ” والسلالة :- هي النباتات الناتجة بدون تغير وراثي من فرد بمعني أنها سلالة من نبات واحد دون تغير في الصفات الوراثية أي أن جميع النباتات متشابهة وراثياً .

ب – Rapid :

بمعني سريع … فترة كل خطوة من خطوات زراعة الأنسجة تتراوح من 4- 6 أسابيع فقط .

جـ – Mass production :

بمعني إنتاج أعداد كبيرة في فترة قصيرة .

2-تبادل وحفظ التراكيب الوراثية ( الأنواع ) :

Germplasm Storage and exchange

أ – يمكن خلال زراعة الأنسجة تبادل الأصناف الجديدة والقديمة بين الدول دون الخوف من انتشار الأمراض من الدول المصدرة إلي الدول المستوردة فمثلاً ظهور صنف جديد في منطقة أو دولة ما قد تقف إجراءات الحجر الزراعي والخوف من انتشار الأمراض عائقاً في سبيل نشر هذا الصنف ولكن عن طريق زراعة الأنسجة يمكن التغلب علي هذا العائق .

ب – حفظ التراكيب الوراثية يعتبر هدف عظيم بالنسبة لعلماء التربية حيث يمكنه حفظ أنواع معينة أو أصناف معينة في أنابيب تحفظ في ثلاجات لإيقاف نموها حتى يحتاج إليها في عمليات التربية والتهجين المختلفة وذلك بدلاً من زراعتها في الحقل مباشرةً والمحافظة عليها في الحقل الذي يتطلب كثيراً من الوقت والجهد فضلا عن إمكانية فقدها في أي لحظة بسبب الظروف البيئية والحيوية في الحقل .

إنتاج نباتات خالية من مسببات الأمراض خاصة الفيروسية منها :

Production of pathogens [mainly virus] – free plants

من المعروف أن بعض النباتات التي يتم إكثارها خضرياً تكون عرضة للإصابة بالأمراض الفيروسية والتي تنتقل من خلال وسائل الإكثار ومن أهم الأمثلة :- البطاطا – الثوم – الفراولة – وغيرها . لذلك فمن خلال مزارع الأنسجة يتمم زراعة جزء صغير جداً 0.2 – 0.5 ملليمتر . هذا الجزء غالباً خالي من الفيروس حتى في النباتات المصابة بالفيروس لعدم احتوائه علي أوعية vesseless وبطئ حركة الفيروس في المنطقة النشطة . النباتات الناتجة من هذا الجزء هي نباتات خالية من مسببات الأمراض وبذلك يمكن توفير ملايين الدولارات التي تستخدم في استيراد شتلات من مناطق باردة حيث لا ينمو الفيروس .

إنتاج العديد من المركبات العضوية والأمصال :

Pharmacology, Vaccines

كثير من النباتات الطبية والعطرية تنتج مواد عضوية ذات أهمية خاصة طبية وصناعية مثل :

الداتورا – السكران – الريحان – النعناع .

يزرع أجزاء منها لإنتاج نسيج الكالوس CALLUS الذي نستخلص منه المادة الفعالة بدلاً من اللجوء إلي زراعة النبات .

نسيج الكالوس

مثال :إنتاج الكاكاو معملياً

تستخدم مزارع الأنسجة في إنتاج العديد من الأمصال Vaccines بنفس الأسلوب .

مكونات معمل زراعة الأنسجة :

يتكون معمل زراعة الأنسجة من 4 حجرات هي :

1 – حجرة المطبخ Kitchen area :

تتم في هذه الغرفة غسيل جميع الأدوات المستخدمة في هذه الأنسجة مثل الزجاجات , أطباق بتري , المخابير , الماصات وغيرها من الأدوات الزجاجية حيث تغسل بالماء ( ماء مقطر مرتين ) D.D.W فقط ولا يستخدم الصابون مطلقاً .

2 – حجرة الزراعة Cultivation Room :

ويتم في هذه الغرفة زراعة الخلايا أو الأنسجة أو الأعضاء في البيئات .

3 – حجرة النمو Growth Room :

يتم في هذه الحجرة نمو الأجزاء المزروعة في البيئات ويجب توفر الظروف التالية في هذه الحجرة :-

حرارة 25 ْ م

ضوء 16 ساعة ضوء فلورسنت أبيض وذلك لأنه يوجد به جميع أطوال موجات الضوء كما أنه لا يؤدي إلي ارتفاع درجة الحرارة .

4 – حجرة التفريد Mist Room :

في هذه الحجرة يتم تفريد النباتات النامية من الزجاجات أو أطباق تيري في بيت موسى أو تربة معقمة تماماً تحت ظروف متحكم فيها .

وبعد ذلك تجرى له عملية أقلمة ثم ينقل إلي الصوبة أو إلي الأرض المستديمة مباشرةً .

وعملية التفريد هذه تكسب النباتات النامية القوة والتحمل للظروف الطبيعية كي تستطيع الاستمرار في الحياة عند نقلها إلي التربة .

طرق نقل النباتات المزروعة :

1 – نضع الأصيص في صوبة حتي يصبح متأقلم ونعمل علي رش رزاز متقطع لمدة أسبوع

2 – ننكس إناء زجاجي علي الأصيص في اليوم الأول يكون الإناء محكم وبعد مرور 24 ساعة نرفع الغطاء فترة وجيزة ثم نعيد تنكيسه وهكذا وفي كل مرة نزود فترة رفع الغطاء حتى يتأقلم النبات .

الظواهر المصاحبة لعملية الأقلمة :

نتيجة عملية الأقلمة تحدث العديد من التغيرات الكيميائية والفسيولوجية والمورفولوجية

أولاً التغيرات الكيميائية والفسيولوجية :
1 – زيادة نسبة الماء المرتبط غير الحر .

2 – زيادة نسبة السكر المختزل وغير المختزل وقلة النشا .

3- تحول البروتينات إلي أحماض أمينية .

ثانياً التغيرات المورفولوجية :

– زيادة الطبقة الشمعية علي الأوراق للحماية من البرودة .

– القوام الجلدي للأوراق .

– نقص الحجم , حجم الأوراق يقل .

– زيادة نسبة المادة الجافة .

– قلة نسبة الماء القابلة للتجمد نتيجة ارتفاع الضغط الأسموزي .

الأجزاء النباتية المستخدمة في زراعة الأنسجة Explants :

تتنوع الأجزاء النباتية المستعملة في زراعة الأنسجة وذلك علي حسب :

نوع النبات – هدف الدراسة .

فقد نستخدم :

القمم النامية للبراعم – الجذور – أي جزء من الورقة – برعم جانبي – جزء من الحزم الوعائية للجذور – أو يتم استخدام المتك أو حبوب اللقاح المعزولة أو الأجنة المعزولة عقب التلقيح والإخصاب أو نستخدم البويضات أو المبيض كله وما يحمله من بويضات بعد إزالة أغلفة المبيض .

ويشترط في الجزء النباتي المستخدم :– قدرته علي الانقسام الميتوزي حيث يعتبر اختبار الجزء النباتي المستعمل وكذلك مرحلة نمو هذا الجزء ذات أهمية كبيرة في زراعة الأنسجة وفي جميع الأحوال يجب تعقيم الجزء النباتي المستخدم قبل البدء في زراعة الأنسجة ومن أبسط الطرق المستخدمة في التعقيم هي غمس النسيج في كحول لعدد قليل من الثواني ثم يعامل بمحلول كلوراكس 5 – 15 % لمدة 5 – 20 دقيقة .

طرق التعقيم في زراعة الأنسجة :

تختلف طريقة التعقيم حسب الجزء المراد تعقيمه كالتالي :

1 – يتم تعقيم المعمل كلياً بالفورمالين .

2 – يتم تعقيم الأدوات الزجاجية والمعدنية علي درجة حرارة 160 ْ م لمدة 4 ساعات في الاوتوكلاف .

أو في الفرن مباشرةً علي درجة 200 ْم لمدة 4 – 24 ساعة .

3 – يتم تعقيم البيئة في الأوتوكلاف علي درجة حرارة 121 ْم وضغط 15 ضغط جوي لمدة 15 دقيقة .

ولا يمكن تعقيم البيئة في الفرن مباشرةً لعد وجود ضغط به حيث أن الضغط هو الذي يقوم بالتعقيم وقتل الميكروبات وليست الحرارة .

الهرمونات ومنظمات النمو يتم تعقيمها بواسطة المرشحات وهي لها أشكال وطرق مختلفة في التعقيم :-

فبعض منها عبارة عن إناء زجاج من أعلى ومن أسفل إناء آخر وبالمنتصف المرشح حيث يتم وضع الهرمونات أو منظمات النمو أعلى فيحدث لها ترشيح وفصل الميكروبات خلال المرشح ثم تتجمع في الإناء السفلي .

الأجزاء النباتية :

يتم تعقيمها بالكلوراكس ( هيبو كلورات صوديوم ) 5 % لمدة 15-20 دقيقة .

أو بتركيز 10 % – 20 % لمدة 10 – 30 دقيقة . أو باستخدام الكحول 70 % لمدة 1 – 5 دقائق

أو باستخدام الكحول المطلق 90 % لمدة ثواني ثم الغسيل بالماء المقطر مرتين عدد 2 – 3 مرات .

البذور :- يتم تعقيمها بنترات الفضة أو محلول السليماني .

ملحوظة :

يمكن استخدام المضادات الحيوية عندما يكون النبات مصاباً من الداخل كوسيلة للتعقيم ويكون النبات المصاب هام جداً فيستخدم المضادات الحيوية مثل الأبسيمين واسع المفعول ومدى استخدامه 50 – 150 ميكروجرام /مم3 .

تجهيز معمل زراعة الأنسجة :
يجب توفير الأجهزة التالية في معمل زراعة الأنسجة :
1 – جهاز تقطير الماء :
الماء المستخدم في زراعة الأنسجة لابد أن يكون مقطر مرتين Double destile water ويمكن الحصول عليه من جهاز تقطير الماء مرتين وقوته 200.000 أوم / ساعة .
شروط الماء المستخدم في زراعة الأنسجة :
1 – خالي من الشوائب حتى لا يحدث تلوث للبيئة .
2 – خالي من الأملاح المعدنية حتى لا يؤدي ذلك لتغير pH البيئة وبالتالي تصبح سامة للنبات .
3 – أن يكون الماء مقطر مرتين D.D.W .
وعن طريق جهاز وهو عبارة عن عمود من الراتنجات به شحنة موجبة وأخرى سالبة وذلك لجذب الأملاح الموجودة في الماء وبالتالي تقطيره أو عن طريق الأسموزية وهو عبارة عن غشاء يوضع بداخل أسطوانة يوجد بخارجها تركيز عالي وبداخلها تركيز منخفض فيتم بذلك الاتحاد مع الأملاح التي توجد بالماء وبالتالي تقطيره .
وتعد الطريقة الأولي أكثر الطرق استخداماً وأفضلها .
ملحوظة :
يمكن استخدام ماء الأمطار في زراعة الأنسجة .
2 – الميزان :-
يجب توفير ميزان بمعمل زراعة الأنسجة وأن تكون حساسية الميزان
2 -5 مليجرام ويزن حتى 50 جرام أي حساسية الميزان حتي الرقم العشري الثالث .
3 – جهاز لضبط ال pH :- pH Meter :-
حيث انه لابد أن يكون pH البيئة المستخدمة يتراوح من 5.5 – 5.8 ويجب أن تكون حساسية الجهاز 1.4 P.P.m
ويستخدم لضبط pH البيئة محلول Hcl مخفف ( 1ع ) لخفض ال pH عندما يكون الوسط قلوي .
ويضاف KOH لرفع ال PH عندما يكون الوسط حامضي .
[COLOR=#0000ff]ملحوظة :– [/COLOR]
تستخدم KOH بدلاً من NaOH حتى يستفيد النبات من عنصر البوتاسيوم كما أنه عنصر غير سام بالنسبة للنبات .
4 – جهاز سخان ومقلب :-
يستخدم السخان لتسيح أو لانصهار الآجار في حالة البيئات الصلبة حتى يسهل صبه ويستخدم المقلب في إذابة المحاليل وهو عبارة عن مغناطيس يمكن استخدامه أيضاً في تقليب الآجار حتى لا يلتصق ويأخذ اللون الأسود , وكذلك في إذابة المحاليل والكيماويات ويستخدم أيضاً في تقليل التلوث الموجود علي الأجزاء النباتية .
5- أجهزة تنظيف الأجزاء النباتية :
تتم عملية تنظيف الأجزاء النباتية بإحدى الطرق التالية :
أ – وضع الأجزاء النباتية في كأس وتغطيته بشاش أو سلك وفتح الصنبور عليه .
ب – عن طريق استخدام المقلب .
جـ – عن طريق إحداث موجات فوق صوتية تحدث ذبذبات شديدة الأجزاء النباتية وبالتالي تنظيفها .
د – عن طريق غمس الأجزاء النباتية في الكحول 95 % لمدة ثواني ثم وضعها في محلول كلوراكس 15 % لمدة 15 دقيقة وبعد ذلك توضع في ماء مقطر ثلاث مرات للتخلص من أثر الكلوراكس .
6- أجهزة صب البيئة :
تستخدم هذه الأجهزة في صب البيئة في أطباق بتري أو الزجاجات التي يتم الزراعة فيها وتختلف هذه الأجهزة عن بعضها ويوجد منها عدة أشكال :-
أ – أحد هذه الأجهزة عبارة عن حقنة زجاجية كبيرة مدرجة تنتهي هذه الحقنة بخرطومين أحدهما لشفط البيئة والأخرى لصبها في الأطباق وذلك علي حسب الحجم المطلوب .
ب – يوجد جهاز كهربائي لصب البيئة وهو ينتهي أيضاً بخرطومين أحدهما لشفط البيئة والآخر لصبها في الأطباق ويتم التحكم في الحجم المطلوب وجوده ميكانيكياً .
7- أجهزة تعقيم البيئة :
يتم تعقيم البيئة في الأوتوكلاف علي درجة حرارة 121 ْ م وتحت ضغط جوي 15 ض. ج 15 Psi لمدة 15 دقيقة .
8- الهزاز الدائري :
يستخدم الهزاز الدائري في الاستعمالات التالية :
أ – الزراعة المائية مثل زراعة الجذور والأقراص الورقية .
ب – فصل الخلايا من الكالوس بوضعه في محلول مائي .
جـ – زراعة الخلايا علي الميكروفيلم في البيئة المائية .
يستخدم هذا الجهاز في حدود 100 R . B .Y
9 – آلة غسيل الأدوات :- Dishwasher :-
يتم فيها غسيل معظم الأدوات الزجاجية مثل أطباق يتري , الماصات , المخابير , الزجاجات , وغيرها من الأدوات الزجاجية المعدنية .
ويستعمل في الغسيل ماء مقطر مرتين ولا يستخدم الصابون مطلقاً .
10 – الثلاجة :
وتستخدم الثلاجة في تخزين البيئات , الكيماويات , المحاليل المغذية , ويفضل وجود حجرة كاملة للتخزين .
11 – ميكروسكوب :- Microscope :
وهو يستخدم في حالات نادرة مثل انصهار البروتوبلاست ويستخدم أيضاً لفحص الخلايا والأنسجة .
12 – الهود :- Transfer Hood :
وهو المكان التي تتم فيه زراعة الأجزاء النباتية ويجب أن يكون معقم 100% .
13 – الأرفف :- Shelves :
يستخدم الأرفف في وضع الأدوات عليها مثل الأدوات الزجاجية والمعدنية .
14 – فرن :
وذلك لتجفيف الأوعية والزجاجات وتعقيمها علي درجة 200 ْ م
لمدة 4 -24 ساعة .
15 – الأدوات الزجاجية والمعدنية :
دوارق مخروطية بأحجام مختلفة
دوارق معيارية بأحجام مختلفة
مخابير مدرجة بأحجام مختلفة
ماصات مدرجة بأحجام مختلفة
أطباق بتري , وزجاجات بأحجام مختلفة للزراعة فيها .
ملاقط كبيرة ذات أطراف غير حادة للزراعة .
ملاقط ذات أطراف حادة لنزع بشرة الأوراق .
ابر تشريح .

هناك بعض الأمور الهامة التي يجب أن تؤخذ في الاعتبار عند المعمل في مجال زراعة الأنسجة :
1 – يجب عدم تقريب الكحول من اللهب لأنه سريع الاشتعال .
2 – يجب عدم استنشاق هيبوكلوريد الصوديوم لأنه سام جداً .
3 – يحظر عدم إطالة النظر إلي لمبة Ultraviolet لأنها تسبب العمى .
4 – الاحتراس عند التعقيم بمحلول السليماني لأنه شديد السمية .
يجب الاحتراس عند استعمال الكيماويات لأنها شديدة السمية .
ينصح بغسيل الأسطح غسيلاً جيداً بالكحول 70 % أكثر من مرة وذلك لتقليل التلوث .
بنصح بأن تكون الملابس التي يرتديها من يقوم بالزراعة نظيفة لتقليل التلوث .
يجب تعقيم المعمل كله تعقيماً جيداً لضمان خلوه من الميكمروبات قبل بدء العمل .
تعقيم الأدوات المعدنية بالكحول وتعريضها للهب حتى الاحمرار لتقليل أي ميكروبات توجد عليها .
تعقيم الهود جيداً قبل الزراعة .
أن يكون الماء المستعمل في زراعة الأنسجة مقطر مرتين ومعقم حتى نضمن خلوه من الميكروبات والأملاح .
تعقيم الأيدي باستمرار أثناء الزراعة لضمان التعقيم التام .
ينصح باختبار الهود قبل الزراعة فيه للتأكد من خلوه من التلوث .
التأكد من التعقيم التام لأدوات الزراعة والبيئات والأجزاء النباتية المستخدمة في الزراعة لضمان نجاح العمل .
بنصح بعدم التحدث أثناء الزراعة تجنباً للتلوث .
ينصح بعد إمرار الأيدي فوق مكان الزراعة تجنباً للتلوث .
كيفية اختبار التلوث الموجود في الهود :
لمعرفة مدى نظافة الهود وملاءمته للزراعة به نضع بداخله عدد من أطباق تيري بكل منها بيئة مغذية وتوزع الأطباق في أماكن مختلفة من الهود ونتركها لفترة معينة ثم نكشف عنها لمعرفة وتقدير مدي تلوث البيئات بكل طريق .