إنتاج النباتات الطبية والعطرية والزينة عن طريق مزارع الأنسجة النباتية

تعتبر النباتات الطبية والعطرية والزينة والزهور من النباتات البستانية الهامة والتي زاد الطلب عليها، ومن هذه النباتات ما هو نادر، ومنها ما يصعب إكثاره بالطرق التقليدية، ومنها ما يصاب بأمراض فيروسية يصعب مقاومتها مثال ذلك نبات الأراولا ذات الأزهار الجميلة في فصل الخريف، وكذلك نبات القرنفل ولذلك كان استخدام التكنولوجيا الحديثة لزراعة الأنسجة والهندسة الوراثية هو الحل الأمثل لإنتاج هذه النباتات للاستهلاك المحلى والتصدير.

ففي عام 1902 م قدم العالم الألماني «هيبر لاندت» وهو عالم متخصص في فسيولوجيا النبات مفهوما وجد نجاحا عظيما في آخر الأمر وأصبح في هذه الأيام قاعدة لزراع الأنسجة النباتية، من أجزاء مختلفة من النباتات ووضعها في بيئة من تكوينه تحتوي على أملاح معدنية وسكر، ولاحظ أن الأنسجة والخلايا التي وضعها في الوسط الغذائي قد زادت في الحجم ولكنها لم تنقسم، ومع ذلك فأن نتائجه أدت إلى التنبيه لظاهرتين هامتين هما:

أ) الظاهرة الأولى:

تتضمن مفهوم القدرة الذاتية الوراثية لخلايا وأنسجة النبات لتنمو إلى نبات كامل وتسمى (Totipotentiality)، ولقد قال العالم هيبرلاندت أن الخلية النباتية لها القدرة على النمو وتكوين نبات كامل، ولقد تنبأ بأن العاملين في مجال زراعة الأنسجة النباتية في يوم ما سوف يجدون الطريق لحث الخلايا النباتية لتظهر خاصية القدرة الذاتية الوراثية في مزراع الأنسجة النباتية.

ب) الظاهرة الثانية:

أفترض العالم «هيبرلاندت» وجود منظمات النمو النباتية والتي تكون مسئولة عن انقسام الخلية وكذلك تميزها وتكشفها.

وفي عام 1962 م نجح العالمان «موراشيجي» و«سكوج» من جامعة «ويسكونسن» بالولايات المتحدة الأمريكية في تكوين وسط غذائي معدل وصالح للزراعة، وهو يستخدم الآن على نطاق واسع لإنتاج نباتات (اليوكا – الأنتوريوم – والكلوردندرون – الفيكس نيتدا – الفيكس بنجامينا - الداليا - الدراسينا - الكوردالين- السنجونيوم - الفلورندرون - القرنفل - الجاردينيا - الجيربيرا - الأراولا - والسرخسيات مثل الفوجير بأنواعه، وكذلك قرن الوعل).

كذلك نجحت هذه البيئة لإكثار نباتات (الميرانتا - والكلاسيا - والأسباتيفيللم - والجبسوفيلا)، ونجحت هذه البيئة أخيراً لإنتاج نباتات (طربوش الملك - البلمباجو)، والأبحاث لإنتاج نباتات (السيكاس - الكسكوالس - الزاميا - المانوليا).

كما تحتوي هذه البيئة على عناصر ضرورية كبرى مثل النيتروجين في صورة نترات أمونيوم، والبوتاسيوم في صورة نترات البوتاسيوم والفوسفور في صورة سوبر فوسفات وكذلك الماغنسيوم في صورة كبريتات الماغنسيوم الذي يحتوي أيضا على الكبريت، وكذلك إضافة كلوريد الكالسيوم كمصدر لعنصر الكالسيوم، وكذلك يضاف الحديد في صورة كبريتات الحديدوز مع المادة المخلبية داي صوديوم إيثلين داي أمين تترا حامض الخليك.

وكذلك يحتوى هذا الوسط الغذائي على جميع العناصر الضرورية الصغرى بتركيزات ضئيلة للغاية، وهذه العناصر تضاف من خلال المركبات التالية وهى (حامض البوريك موليبدات الصوديوم، يوديد البوتاسيوم، كلوريد الكوبلت، كبريتات الزنك، كبريتات المنجنيز كبريتات النحاس)؛ وكذلك يحتوى هذا الوسط الغذائي على مواد عضوية مثل الحامض الأميني «جليسين» وكذلك ثلاثة أنواع من الفيتامينات مثل الثيامين والبيرودكسين والنياسين، والسكروز كمصدر کربوهيدراتي، وكذلك احتوت تلك البيئة على هرمونات نباتية وهى الأكسين والسيتوكينين، وهذه البيئة مع بعض التعديلات في مستوى الهرمونات تصبح مناسبة للعديد من النباتات بداية من نباتات المنطقة المعتدلة إلى المنطقة الاستوائية، ومن النباتات العشبية إلى النباتات الخشبية، وهذا لا يعني أن كل النباتات تنمو نمواً جيداً في هذه البيئة، ولكن يتوقف هذا على مهارة الباحث في هذا المجال، وعلى تجربة محاولات متعددة لتطوير البيئة المطلوبة.

وقد بدأت دراسة تأثير مزارع الأنسجة النباتية على نباتات الزينة والزهور مع أبحاث العالم الفرنسي «چورچ موریل» في فرنسا سنة 1966م على نباتات خالية من الأمراض الفيروسية، فلقد فصل جزءاً صغيراً من القمة المرستيمية وزرعها في البيئة، وهذه الخلايا المرستيمية انقسمت بسرعة كبيرة أسرع من انقسام الفيروس، وبالتالي كانت خالية من الفيروس.

وقد توصل العالم الفرنسي «جورج موريل» لاكتشافين هما ما يلى:

1 - إنتاج نباتات خالية من الفيروس وذلك بزراعة القمم المرستيمية لنباتات الزينة والزهور المراد إكثارها.

2 - الحصول على أعداد كبيرة من النباتات لكل مرستیم.

ولقد صاحب نجاح زراعة الخلية في البيئة الحديثة نجاح زراعة البروتوبلاست وذلك بإزالة الجدار الخلوي للخلية والمكون من مواد سليولوزية صلبة محاطة بغشاء الخلية، ويزال هذا الجدار الخلوي عادة باستخدام الإنزيمات كخطوة أولى.

ويجب الاهتمام بملاحظة الضغط الأسموزي للمخلوط الإنزيمي وأيضاً في بيئة الزراعة.

والخطوة الثانية هي دمج البروتوبلاست (تهجين الخلايا الجسدية) وإدخال الجزئيات الكبيرة، ويستخدم لذلك مادة «بولي إيثلين جليكول»، وفى بعض الحالات تستعمل زراعة البروتوبلاست لتسترد الخلايا سابق ما كانت عليه.

وفى بعض الحالات الأخرى يكون الهدف إنتاج نباتات بمواصفات معينة، ومن هذه النباتات الناتجة عن طريق دمج البروتوبلاست نبات البيتونيا.

يتم حالياً إكثار نباتات الزينة والزهور بتكوين النموات الجانبية أو العرضية.

عملية تكوين الأجنة الجسمية أصبحت من مجالات البحوث الهامة ذات الشهرة ومن المتوقع أن يكون لها تأثير عظيم في إكثار النباتات مثل الأراولا حيث تعتبر طريقة من طرق التكاثر الخضري لتساعد على إكثار نباتات الزينة والزهور المرغوب فيها وذلك بتكوين الأجنة، في مزارع الأنسجة النباتية، أو في مستعمرات كبيرة حيث يتم استخدام «البيور أكتور» (pure actor) لذلك، وتجمع هذه الأجنة من البيئة وتغلف وتتداول مثل البذور.

في مصر بدأت مزارع الأنسجة النباتية في أوائل السبعينات بإجراء البحوث على إكثار النباتات البستانية ومعامل وأقسام متخصصة للهندسة الوراثية، وكذلك كوادر متخصصة إنتاجية في هذا المجال الواعد، ثم بإنشاء معامل لبحوث وزراعة الأنسجة بمشروع مصر كاليفورنيا لإنتاج وإكثار الحاصلات البستانية عن طريق تلك المزارع، فقد أمكن إكثار نباتات (القرنفل والداليا والجربيرا - وأبصال الزينة والفيكس- والجارونيا- والفلورندرون والبنفسج الأفريقى- والأناناس - واليوكا) وغيرها.