|
استخدام الهندسة الوراثية
فى انتاج نباتات كوسة مقاومة للفيروسات
يعتبر فيروس التبرقش الأصفر
الزوكينى
(ZYMV)
من أخطر الفيروسات التي تصيب نباتات العائلة القرعية
وخاصة نبات الكوسة حيث يؤثر علي انتاجية هذه المحاصيل
بنسبة تتراوح ما بين 40-80% مما يهدد المساحة المنزرعة
بأصناف
الكوسة والتى
تقدر بمائة
الف فدان
وفقا
للاحصائيات،
ولهذا الفيروس عدة سلالات أكثرها خطورة هى السلالة
المصرية.
ومن المعروف أن
مقاومة هذا الفيروس الخطير
بالطرق التقليدية
قد ثبت عدم فاعليتها
فى
الحد من خطورته
وانتشاره .
ومع
ظهور تقنيات الهندسة الوراثية وإمكانية نقل الجينات من
كائن لآخر وتطورعلم الفيرولوجي واستخدامه
في دراسة جينوم الفيروسات،
فقد أدى ذلك الى
ظهور استراتيجيات مختلفة
لانتاج نبـاتات
مقاومة
للفيروس
والتي منها نقل جين الغلاف البروتينىCoat
protein (cp) gene
الخاص
بالفيروس الى النبات .
وقد
استطاع الفريق البحثى فى "معمل نقل الجينات
GTL
" بمعهد
بحوث الهندسة الوراثية الزراعية
AGERI
،
التابع لمركز البحوث الزراعية،
انتاج نباتات كوسة مقاومة لفيروس
ZYMV
وذلك باستخدام استراتيجية
جين الغلاف البروتينى
cp
gene
.
التجارب المعملية
بدأ الفريق البحثى بتأسيس
نظام إعادة التمايز(Regeneration
system)
لصنف الكوسة "اسكندرانى" وبذلك تمكنوا من الحصول على
نباتات كاملة فى المعمل عن طريق زراعة الانسجة، كما تم
عزل جينوم الفيروس
الخاص بالسلالة
المصرية
(ZYMV-Eg isolate)
وكلونة الجين المسئول عن انتاج الغلاف البروتينى لادخاله
فى نباتات الكوسة وذلك بالتعاون مع معمل
أمراض النبات الجزيئي "MPPL"
بالمعهد .
تلى ذلك نقل هذا الجين الى نباتات الكوسة لانتاج نباتات
معدلة وراثياTransgenic
plants
ثم التأكد من وجود وتعبير الجين داخل النباتات الناتجة
وذلك باجراء اختبارات معملية متخصصة مثل
PCR
كاختبار جزيئى، و
ELISA
كاختبار سيرولوجى.
تقييم النباتات داخل الصوب والحقول
قام الباحثون بتقييم مدى مقاومة تلك النباتات لفيروس
(ZYMV)
تحت ظروف الصوب البلاستيكية
وذلك
باحداث عدوى
ميكانيكية
باستخدام
العصير المستخلص من نباتات مصابة بالسلالة
المصرية من الفيروس،
مع
إنتخاب
افضل
النباتات من حيث درجة المقاومة للفيروس وصفات جودة الثمار.
وقد تم اختيار النباتات الأكثر تحملا للاصابة الفيروسية
لتقييمها تحت ظروف الحقل المفتوح لمدة جيلين متتاليين،
وشمل التقييم مدى قدرة النباتات على مقاومة فيروس
(ZYMV)
حيث تأخر ظهور الأعراض المميزة للفيروس بعد فترة تراوحت
بين10 الى 13 أسبوع من الزراعة، وكانت أعلى نسبة اصابة
بالفيروس 4 -8% فى النباتات المعدلة وراثيا ، بينما كانت
60-80% فى النباتات غير المعدلة وراثيا، كما تم تقييم
الخواص البستانية للنباتات من حيث جودة الثمار ومدى
ملائمتها لعملية التسويق .
تقييم سلامة الغذاء على الانسان والبيئة
وجدير بالذكر أن تلك التجارب المعملية والحقلية لانتاج
نباتات كوسة معدلة وراثيا مقاومة لفيروس التبرقش الاصفر
الزوكينى قد بدأت منذ عام 1994 واستمرت الى الآن ، وهى مدة
كافية للتأكد من ثبات صفة مقاومة تلك النباتات للفيروس.
وحاليا يتم اجراء اختبارات أخرى على تلك النباتات تتعلق
بسلامة الغذاء وتأثيره على البيئة وذلك فى معامل متخصصة،
يلى ذلك عرض نتائج تلك الاختبارات على لجنة الأمان الحيوى
لتقرر مدى صلاحية أصناف الكوسة المعدلة وراثيا للتداول
والتسويق.
الأنشطة البحثية فى مجال التكنولوجيا الحيوية فى جامعة
القاهرة
-
انتاج أصناف أرز مقاومة لمرض
لفحة الأرز
-
انتاج أصناف أرز مقاومة
لثاقبات الساق
-
انتاج أصناف برسيم مقاومة
لدودة ورق القطن
-
دراسة البصمة الوراثية فى
الأرز
انتاج أصناف أرز معدل وراثيا مقاوم
لمرض لفحة الأرز
تعد
مصر من الدول القليلة التى تنتج محصولا عاليا من الأرز،
وتنتمى أغلب أصناف الأرز المصرى الى
Oryza sativa،
ويزرع فى مصر سنويا 1.2
مليون فدان، يعطى محصولا يقدر بحوالى
3.5
مليون طن، ويقدر اجمالى الدخل القومى من الأرز بحوالى
801.5
مليون جنيه سنويا.
ويتعرض محصول الأرز فى مصر للاصابة بمرض
لفحة الأرز
Rice blast
الذى يسببه الفطرPyricularia
grisea محدثا اصابات شديدة
تؤثر على انتاجية المحصول، وبالرغم من
انتاج أصناف مقاومة لفطر لفحة
الأرز بطرق التربية التقليدية، واستخدام المبيدات المكافحة
للفطر، الا أن مقاومة هذا الفطر مازالت تمثل مشكلة خطيرة
نظرا لقدرته العالية على التغيير .
لذلك
كانت هناك حاجة ملحة لتطوير استراتيجية جديدة لمقاومة هذا
الفطر وتتمثل فى انتاج أصناف من الأرز مهندسة وراثيا
مقاومة لفطر لفحة الأرز.
التجارب المعملية
-
التعرف على بروتينات دفاعية
مقاومة للفطر من نباتات لها القدرة على تثبيط نمو الفطر
تتبع عائلة الكايتينيز Chitinase.
-
عزل جين بروتين الكايتينيز
Chitinase gene
المقاوم للفطر من أصناف الأرز الناتجة وكلونته.
-
انتاج بروتين الكايتينيز فى
البكتيريا وتنقيته لاجراء اختبارات السمية معمليا على بيئة
صناعية لمعرفة قدرته على مقاومة فطر لفحة
الأرز.
-
نقل
وتعبير هذا الجين فى أجزاء نباتية لأصناف الأرز المصرية
لانتاج أصناف مقاومة لمرض لفحة الارز.
-
اعادة التمايز للأجزاء
النباتية المهندسة وراثيا الحاملة للجين واختبار نشاط هذا
الجين وقدرته على مقاومة الفطر، ومقارنة نشاطه
بنشاط بروتين الكايتينيز.
-
بعد التأكد من نشاط بروتين
الكايتينيز ومقاومته للفطرفى أصناف الأرز المعدله وراثيا
يتم اكثار النباتات بطرق زراعة الأنسجة.
-
بعد نجاح التجارب
والاختبارات معمليا وداخل الصوب، يستعد حاليا الباحثون
لاجراء الاختبارات الحقلية.
تخضع
التجارب والأبحاث المتعلقة
بالتكنولوجيا الحيوية والهندسة الوراثية فى المعامل وداخل
الصوب أو عند اجراء الأختبارت الحقلية الى تطبيق "القواعد
الارشادية" االتى أقرتها لجنة الأمان الحيوى، وهى اللجنة
المسئولة عن تقييم المحاصيل المعدلة وراثيا ومعرفة مدى
تأثيرها على كل من الانسان والحيوان والبيئة من خلال
تقييمها لاختبارات معملية متخصصة يتم اجراؤها على تلك
المحاصيل، كما تقوم اللجنة بالتصديق على تلك المحاصيل بعد
التأكد من سلامتها وتصرح بتداولها فى الأسواق.
مركز بحوث
الهندسة الوراثية والتكنولوجيا الحيوية
بجامعة عين شمس
إنتاج أصناف شعير معدلة وراثيا تتحمل
الضغوط البيئية
ان
تطوير سلالات من الشعير باستخدام الهندسة الوراثية قادرة
على تحمل الضغوط البيئية القاسية يمكن أن يؤدى الى مضاعفة
انتاجية الفدان وهو مايمثل اضافة دخل قدره 250 مليون دولار
الى المزارعين وبالتالى الى الدخل القومى، الأمر الذى يؤدى
الى تشجيع المزارعيين والقطاع الخاص على استصلاح المزيد من
الأراضى الصحراوية. لذا كان ينبغى تعريف أصناف الشعير
المصرية على المستوى الجزيئى تم عمل نظام اعادة التمايز
لها، وتلك كانت الخطوات الرئيسية للمشروع البحثى على نبات
الشعير.
المشروع البحثى :
أولا : حصر التنوع الوراثى لبعض أصناف
الشعير باستخدام تقنية البيولوجيا الجزيئية
تم
تعريف وتمييز عدد كبير من أصناف الشعير ودراسة العلاقة
بين تلك الأصناف من خلال اجراء التجارب التالية :
-
دراسة صفات مكونات المحصول
من حيث طول النبات والسنبلة وعدد الحبوب فيها ووزن المائة
حبة ومساحة الورقة.
-
اجراء التفريد الكهربى
للبروتينات باستخدامIEF or
SDS-PAGE ، حيث وجدت حزم
بروتينية ميزت كل صنف على حدة ، كما تم اجراء
التفريد الكهربى لمشابهات
الانزيمات.
-
استخدام تقنية
RAPD-PCR أدى
الى عمل بصمة وراثية لكل صنف الى جانب دراسة درجة القرابة
من حيث التماثل والاختلاف بين
أصناف
الشعير المختلفة مما يؤدى الى حصر التنوع الوراثى لأصناف
الشعير المحلية المنزرعة فى مصر.
-
التوصل الى معرفة الواسمات
الجزيئية Molecular markers
المميزة لكل صنف لسهولة الكشف عن
الأصول الوراثية لأصناف الشعير .
ثانيا : نقل الجينات التى تتحمل الضغوط
البيئيةلانتاج أصناف شعير معدلة وراثيا
1
- كلونة ودراسة التعبير الجينى للجينات
الخاصة بمقاومة الاجهاد البيئى والجفاف وهى
Bsrf41, Dhn3, Dhn9 and ABA related gene وذلك فى بكتريا
القولون
E. coli
2 -
عمل
متراكبات جزيئيةConstructs
Molecular لكل
من الجينات Bsrf 41 Hava 1بغرض
ادخالهم فى نبات الشعير .
3
- تأسيس نظام اعادة التمايز
Regeneration systemفى
نباتات الشعير باستخدام أجنة
ناضجة وغير ناضجة معزولة من أصناف الشعير المنزرعة.
ويعكف
الباحثون فى مركز بحوث الهندسة الوراثية والتكنولوجيا
الحيوية بجامعة عين شمس على تحقيق باقى أهداف المشروع
البحثى لانتاج أصناف شعير معدلة وراثيا تتحمل الضغوط
البيئية مما يساعد على غزو الصحراء وزراعة الاراضى
الصحراوية تحت ظروف الاجهاد البيئى .
استخدام الهندسة
الوراثية لانتاج نباتات قمح
تتحمل الجفاف
يهدف
هذا البحث المشترك بين كلية الزراعة بجامعة عين شمس ومعهد
بحوث الهندسة الوراثية الزراعية بمركز البحوث الزراعية الى
انتاج نباتات قمح معدلة وراثيا تتحمل الجفاف وذلك عن طريق
نقل جين فركتان
fructan-accumulating gene (cpy/sacB)
من البكتيريا الى نباتات القمح .
 التجارب المعملية
تم
ادخال جين فركتان والجين الواسم (bar
gene) الى نباتات القمح المصرى
صنف جيزة 164 باستخدام طريقة القذف الجينى، وتتضح أهمية
الجين الواسم فى تحديد وانتخاب النباتات التى حدث فيها
التعديل الوراثى حيث يتميز بمقاومة أحد مبيدات الحشائش
(Basta)،
وقد أدى استخدام هذا المبيد
(Basta, 1 g/L) الى انتخاب
النباتات التى أظهرت تعبيرا عاليا للجين الواسم، وتلك
النباتات تم استخدامها لاستكمال التجارب اللاحقة.
تم
اجراء التحليل الجزيئى لجين فركتان والجين الواسم من حيث
وجود واندماج ووظيفة كل منهم، وذلك
باستخدام
تقنيات
RT-PCR,Southern,PCR للنباتات
الناتجة T0 وحتى
نباتات الجيل الأول T1.
التجارب داخل الصوب
تهدف
تلك التجارب الى معرفة مدى تحمل النباتات المعدلة وراثيا
لضغط الجفاف وذلك باجراء تقييم لنباتات الجيل الاول
T1 ومقارنتها بنباتات قمح غير
معدلة وراثيا. وقد قسمت النباتات المعدلة وراثيا الى
مجموعتين، تم رى احداها بالمعدل الطبيعى من المياه (140
سم3 / أصيص) ، بينما تعرضت
المجموعة الأخرى لضغط الجفاف حيث تم ريها بحوالى 40% فقط
من احتياجاتها المائية. وقد
أوضحت الاحصائيات أن النباتات المعدلة وراثيا من الجيل
T1 كانت
فى حالة جيدة عند ريها طبيعيا بالمياه وأيضا تحت ضغط
الجفاف. ومما سبق يتضح أن جين فركتان المنقول الى نباتات
القمح قد أظهر تحملا عاليا لضغط الجفاف.
واستمرارا لهذا البحث، وبعد نجاح
تجارب الصوب يستعد الباحثون لاجراء التجارب الحقلية مع
الالتزام بتطبيق القواعد الارشادية للأمان الحيوى وذلك
لانتاج نباتات قمح معدلة وراثيا
تحتوى على جين فركتان تتحمل
الجفاف وبالتالى يمكن زراعتها فى مناطق تعانى نقص المياه
كالمناطق الصحراوية.
انتاج نباتات قمح معدلة
وراثيا تتحمل الجفاف
يعتبر
القمح أحد أهم المحاصيل التى يتغذى عليها الإنسان،
فهو المحصول الرئيسى لانتاج الخبز والمكرونة، كما يستخدم
التبن الناتج منه كغذاء للحيوان، لذلك توليه الدولة
اهتماما خاصا فتعمل على زيادة انتاجيته فى الأراضى القديمة
وزراعته فى الأراضى الجديدة والمستصلحة .
وهناك
محاولات
لسد
الفجوة الغذائية لهذا المحصول فى المنطقة العربية باستخدام
طرق التكنولوجيا الحيوية الحديثة
لاستزراع
مساحات
من
الأراضى الفقيرة حديثة الاستصلاح
التى يقل فيها المحتوى المائى المتاح
للنبات العادى.
وأوضحت
الدراسات الحديثة فى مجال بحوث الهندسة
الوراثية
أنه
من الممكن
نقل جينات من انواع مختلفة
من النباتات
إلى
نبات
القمح للحصول على صفات محصولية مرغوبة مثل صفة تحمل
الجفاف.
وقد قام معهد بحوث الهندسة الوراثية الزراعية
AGERI
بمركز
البحوث الزراعية بانتاج نباتات قمح معدلة وراثيا تتحمل
الجفاف،
ونوجز فيما يلى أهم الخطوات البحثية.
التجارب المعملية
تم إدخال جين الـ
HVA1
المعزول من الشعير
إلى أحد أصناف القمح الربيعية المنزرعة
بإستخدام
قاذفة الجينات
Gene gun
وذلك
لزيادة قدرة نباتات القمح على تحمل الجفاف.
وهذا
الجين
يشفر لأحد
البروتينات
التى تتكون مع نهاية مرحلة نضج الجنين
Late Embryonic Abundant Proteins (LEA)
ويساعد
على تحمل الجنين لنقص الماء أثناء مرحلة صلابة الحبة.
كما
تم إدخال
ج¡ | 
