علم الخلية النباتية

محتويات مقرر علم وظائف أعضاء النبات I

علم فسيولوجيا النبات (علم وظائف الأعضاء)

فسيولوجي هي كلمة يونانية تنقسم إلى قسمين (φυσις) وهي عضو (λόγος) علم

"هو العلم الذى يدرس كيف يعيش النبات وكيف يؤدى كل عضو من أعضائه وعضياته وظيفته وكيفية التعاون بين جميع أعضاء النبات فى تأدية وظائفها فى أفضل صورة للحصول على أعلى نمو ومحصول للنبات" حيث يبحث كيف:-

· تستطيع جذور النبات امتصاص الماء والعناصر الغذائية من التربة.

• وكيف يستطيع النبات تجهيز غذائه بنفسه عن طريق أوراقه الخضراء من خلال عملية البناء الضوئي.


• وكيف يستطيع النبات التنفس لتوفير الطاقة اللازمة لكافة العمليات الحيوية بداخله.


• وكيف يتغذى النبات بالأسمدة المختلفة ليمتصها كى يحولها من خلال عملية البناء الضوئى إلى مواد عضوية مثل الكربوهيدرات والبروتينات والدهون وغيرها.


• العلاقات المائية وتفاعل النبات مع ما يحتاجه أو ينتجه من ماء.


• نمو النبات وما يؤثر عليه من منظمات النمو.

* وقد أسهمت نتائج أبحاث علم فسيولوجيا النبات بنصيب كبير فى:-

1- تقديم معلومات عن تحديد الاحتياجات السمادية والمائية والحرارية المثلى لأنواع عديدة من المحاصيل المختلفة.

2- كذلك مدى تحملها للظروف البيئية الغير مواتية من ملوحة وجفاف وغيرها.

* كما كان لدراسة التحولات الغذائية فى الأنسجة والأعضاء النباتية أثر كبير فى:-

1- ابتكار الطرق المختلفة لتخزين ونقل الثمار والخضروات.

2- طريقة الارتباع التى بها يمكن اختصار فترة النمو الخضرى والإسراع بدخول النبات مرحلة الإزهار والإثمار.

إضافة لذلك فإن التحكم فى مراحل النمو الخضري والتكاثري باستخدام الهرمونات النباتية أدى على النجاح فى مزارع الأنسجة وتطبيقاتها التجارية المختلفة كطريقة هامة وسريعة للوصول إلى نباتات عالية الجودة ومقاومة الظروف غير الملائمة أو للإصابة بالأمراض المختلفة।

دراسة التغيــرات التى تحدثها تركيزات مختلفــة من الأسبرجين أو الجلوتامين فى نمو وأيض نبات الفاصوليا

أجريت تجربتين إحداهما فى الأوساط المغذية (محلول هوجلاند) والأخرى فى غرفة النمو(ظروف معقمة) حيث يتم فيها زراعة النسيج المرستيمى الجانبى لبذور الفاصوليا النابتة على بيئة ميرشاج وسكوج للمزارع النسيجية بدون أو بإضافة التركيزات المتدرجة من الأسبرجين أو الجلوتامين।

وقد أسفرت هذه الدراسة عن نتائج يمكن إيجازها فيما يلى:

1- بصفة عامة أدت معاملة نبات الفاصوليا بالتركيزات المنخفضة (1 & 2 ملليمول) من الأسبرجين أو الجلوتامين إلى زيادة ملحوظة فى دالات النمو المختلفة مثل طول النبات والمساحة الورقية والوزن الطرى والجاف والمحتوى المائى للنبات بينما أدت التركيزات المرتفعة (3, 4، 5 ملليمول) إلى نقص متدرج فى هذه الدالات إذا ما قورنت بمثيلاتها من النباتات غير المعاملة وذلك فى كلا التجربتين।

2- لوحظ أن التركيزات المنخفضة (1 & 2 ملليمول) من الأسبرجين أو الجلوتامين أدت إلى زيادة واضحة فى محتوى الأصباغ الكلى والجزئى ومنها (كلوروفيل أ ، كلوروفيل ب وكذلك الكاروتين) بالإضافة إلى الزيادة فى المحتوى الكربوهيدراتى الكلى والجزئى ومنها (الجلوكوز والسكروز والسكريات الذائبة الكلية بالإضافة إلى عديدات التسكر) فى نبات الفاصوليا بينما أدت المعاملة بالتركيزات المرتفعة (3, 4، 5 ملليمول) إلى عكس ذلك।

3- بالمقارنة بالعينات الضابطة ، وجد أن إضافة الأسبرجين أو الجلوتامين بالتركيزات المختلفة إلى بيئة النمو لنبات الفاصوليا- سواءً النابتة على المزارع النسيجية أو فى الأوساط المغذية (محلول هوجلاند)- قد أدى إلى زيادة متدرجة فى محتوى الأميدات والمحتوى النيتروجينى الكلى والبروتين ونقص واضح فى الأمونيا واالببتيدات والمحتوى النيتروجينى الذائب।

4- فى كلا التجربتين لوحظ زيادة معنوية فى المحتوى الأيونى مثل أيونات (البوتاسيوم والصوديوم والكالسيوم والماعنيسيوم) لنبات الفاصوليا نتيجة المعاملة بتركيز 1 ملليمول من الأسبرجين أو الجلوتامين بينما أدت التركيزات الأخرى ( 2 , 3 , 4 , 5 ملليمول) إلى نقص متدرج فى هذه العناصر।

5- بوجه عام وخلال مرحلتى النمو لنبات الفاصوليا وجد أن التركيزات المنخفضة من الأسبرجين أو الجلوتامين تؤدى إلى زيادة فى منشطات النمو مثل ( الأكسينات ، الجبريلينات ، مركبات السيتوكينين) ونقص فى مثبطات النمو الممثلة فى حمض الأبسيسيك بينما أدت التركيزات المرتفعة إلى عكس ذلك।

6- بالمقارنة بالعينات الضابطة حدث نقص معنوى متدرج فى نشاط كافة الإنزيمات المعينة مثل ( الأسبرجين سينسيتيز ، الجلوتامين سينسيتيز ، النيترات ريدكتيز ، البروتييز) نتيجة المعاملة بالتركيزات المختلفة من الأسبرجين أو الجلوتامين خلال مرحلتى النمو لنبات الفاصوليا فى الأوساط المغذية (محلول هوجلاند) و فى غرفة النمو.

مقدمة في زراعة الأنسجة النباتية

 

مقدمة في زراعة الأنسجة النباتية

زراعة الأنسجة النباتية:- تعني تنمية أنسجة أو خلايا نباتية في أوساط مغذية حتى تنمو وتكون أفراد جديدة.

من أهداف زراعة الأنسجة:-

1.     إكثار نباتات نادرة ومهددة بالانقراض.

2.     إكثار نباتات مقاومة للأمراض.

3.     إنتاج أنسجة معقمة تصلح للأغراض البحثية والتحاليل الفسيولوجية.

4.     إنتاج نباتات وأنسجة متجانسة لها نفس العمر.

وتتميز زراعة الأنسجة عن الزراعة بالبذور في:-

1.     تحتاج إلى مكان صغير لإنتاج عدد كبير من النباتات.

2.     النباتات الناتجة تكون خالية من الإصابات الفيروسية والبكتيرية والممرضات عموما.

3.     إنتاج عدد كبير من النباتات في فترة قصيرة.

طريقة زراعة الأنسجة:-

تعتمد على الحصول على جزء من جسم النبات قد يكون القمم النامية الطرفية أو الإبطية (وهي المفضلة) أو أجزاء من الساق أو الجذر أو الأوراق وتوضع في وسط مغذي طبيعي مثل لبن جوز الهند أو صناعي يحتوي على مجموعات أساسية من المغذيات المتمثلة في المغذيات الكبرى والصغرى ومحلول الحديد والفيتامينات والهرمونات النباتية بالإضافة إلى مصدر كربوني كالسكروز, وهناك عدة طرق لتحضير الوسط المغذي الصناعي وأشهرها وسط (بيئة) ميرشاج وسكوج MS media  والذي يتكون من:-

 

1- المغذيات الكبرى: يحضر بقوة 100س

 

جم/لتر	المادة
1.56	نترات الأمونيومNH4NO3
1.9	نترات البوتاسيومKNO3
0.44	كلوريد الكالسيومCaCl2.2H2O
0.37	كبريتات الماغنيسيومMgSO4.7H2O
0.17	فوفسفات البوتاسيوم ثنائي الهيدروجينKH2PO4

 

2- المغذيات الصغرى:- يحضر بقوة 1000س

 

مجم/لتر	المادة
6.2	حمض البوريكH3BO3
15.6	كبريتات الماغنيسيومMnSO4.4H2O
8.6	كبريتات الزنكZnSO4.4H2O
0.25	أكسيد موليبدات الصوديومNa2MoO.2H2O
0.025	كبريتات النحاسCuSO4.5H2O
0.025	كلوريد الكوبالتCoCl2.6H2O
0.83	يوديد البوتاسيومKI

 

3-محلول الحديد:- يحضر بقوة 100س

 

مجم/لتر	المادة
27.8	كبريتات الحديدوزFeSO4.7H2O
37.3	صوديوم إديتاNa2.EDTA

 

4- بودرة فيتامينات ميرشاج وسكوج:- يحضر بقوة 100س

 

مجم/لتر	المادة
1	حمض النيكوتينيكNicotinic acid
1	بيريدوكسينPyridoxine HCl
10	ثيامينThiamine HCl
100	ميو-إينوسيتولMyo-inositol

 

5- المصدر الكربوني:-

30 جم/لتر

سكروز

 

طريقة تحضير بيئة ميرشاج وسكوج:

نأخذ 10مل من (1) و 1مل من (2) و10مل من(3) و10مل من (4) ويضاف 3% سكروز(وزن/حجم) ثم يضاف 20 ميكرومول بنزيل أمينو البيورين (BAP) و2 ميكرومول نفتالين حمض الخليك (NAA) ويضاف الأجار بنسبة 0.8% (وزن/حجم). وتضبط درجة الحموضةpH  عند 5.8 بكل من حمض الهيدروكلوريك وهيدركسيد الصوديوم قبل إضافة الأجار ويتم غلي المكونات معا حتى تصبح متجانسة ثم يتم صبها إما في برطمانات أو دوارق أو أنابيب ذات أحجام مختلفة ويوضع في كل وعاء كمية مناسبة من الوسط فمثلا البرطمانات ذات الحجم المتوسط يوضع فيها حوالي 50 مل من الوسط السائل وهى ساخنة قبل أن تتجمد.

بعد صب حوالي 50 مل من البيئة في الدوارق أو البرطمانات تغلق جيدا بسدادات من القطن ويتم إدخالها في جهاز التعقيم لمدة ربع ساعة عند ضغط 15 ضغط جوي (15 psi  ) .

حاليا توجد بيئات جاهزة يمكن استخدامها مباشرة ولكنها مرتفعة الثمن.وفي أحد الأبحاث الحديثة تمكن أحد العلماء من استخدام مكونات متوفرة ومحلية لتحضير بيئة رخيصة ومناسبة ولكنها مازالت قيد التجريب.

الزراعة في الوسط المعقم:-

تتم كل خطوات نقل الأجزاء النباتية إلى البرطمانات تحت ظروف معقمة حتى نتجنب التلوث بالبكتريا والفطريات وذلك لأن نمو هذه الكائنات الدقيقة يكون أسرع من نمو النسيج النباتي. بالتالي تتم خطوات النقل داخل غرفة العزل Lamina (hood) ولا يجب لمس النسيج النباتي باليد وإنما يتم مسكه بواسطة ملقاط يكون دائم الغمس في محلول كحول تركيزه 70%  ولا توضع أي من أدوات النقل أو النسيج النباتي على سطح مكان العمل.

الأجزاء الناتجة من المرحلة الأولى

يتم تعقيم النسيج المراد زراعته سطحيا بمحلول الكلوروكس (هيبوكلوريت الصوديوم 30%) وتغسل بالماء المقطر ثلاث مرات  ويوضع في كل برطمان خمس أجزاء من الأنسجة المراد زراعتها ثم تغطى البرطمانات بغطاء محكم مثل البارافيلم parafilm وبعد الانتهاء من نقل الأنسجة النباتية لكل البرطمانات تنقل لحضانة مضيئة مع مراعاة عدد ساعات الإضاءة والإظلام حسب كون النبات صيفي أو شتوي وتعتبر هذه هي المرحلة الأولى.

بعد ذلك يتم التعامل مع الجزء الناتج حسب المراد منه فإذا كان الغرض منه الإكثار فيتم فصل الأجزاء العديدة الناتجة إلى أجزاء صغيرة وينقل كل منها إلى برطمان بوسط مغذي جديد حتى ينمو أكثر وهكذا يزداد أما إذا كان الهدف هو دراسات فسيولوجية معينة فيتم تحضير برطمانات بها الوسط المغذي بالإضافة للمادة المراد دراسة تأثيرها وتنقل لها الأجزاء الصغيرة الناتجة بعد فصلها وهذا كله مع مراعاة أن يتم ذلك في ظروف معقمة.

 

للحصول على نبات كامل يتم نقل الأجزاء النباتية الناتجة إلى وسط منمي للجذور والذي يحتوي على نسبة عالية من نفتالين حمض الخليك ثم ينقل النبات الكامل إلى تربه عادية حيث يبدأ النمو.

 

الذي نأمله عربياً  أن يتم التوسع في استخدام طريقة زراعة الأنسجة لإنتاج نباتات جيدة مثل النخيل العربي المنتج لأجود أنواع التمور وأيضا نباتات مثل السنط العربي المنتج لأجود أنواع الصمغ وذلك بكميات كبيرة وفي وقت قصير.

 

 

أعدت بواسطة

د/عثمان الصاوي

دكتوراة فسيولوجيا النبات

osman_sawy@yahoo.com

 

 

 

 

البداية

د/ عثمان السيد حامد الصاوى

(د/عثمـــــــــان الصـــــــــــــاوى)
دكتوراه وظائف أعضاء النبات - كلية العلوم - جامعة المنصورة
المعلومات الشخصية:
- من مواليد २ يناير بقرية النسيمية - المنصورة - الدقهلية - مصر
- متزوج - يوجد طفلان

التاريخ الأكاديمى:-

• دكتوراه وظائف أعضاء النبات - قسم النبات - كلية العلوم - جامعة المنصورة (२००९) عنوان الرسالة: " دراسة التأثرات الواقية للبولى أمينات على نباتات القمح المروية بماء البحر"




• ماجستير وظائف أعضاء النبات - قسم النبات - كلية العلوم - جامعة المنصورة (२००३) عنوان الرسالة: " دراسات فسيولوجية على أيض الأميدات فى بادرات الفاصوليا المنماة فى الظروف العادية والمعقمة"




• بكالوريوس علوم بيولوجى - نبات وحشرات - كلية العلوم - جامعة المنصورة (१९९५)