Sabryabdalla Semenar 05

‫أستخدام بعض الوسائل الحديثة فى مكافحة‬ ‫الفات‬

‫أعداد الطالب ‪ :‬صبرى عبدالمنعم عبد العال‬ ‫المدرس المساعد بقسم وقاية النبات‬

‫ ‪ 1‬أهمية النباتات المقاومة فى مجال مكافحة الفات‬‫‪ -2‬كيفية ظهور السللت النباتية المقاومة‬ ‫‪ 3‬مدى توفر سللت النباتات المقاومة فى الطبيعة‬‫‪ - 4‬كيفية حدوث المقاومة النباتية‬ ‫‪ -5‬كيفية الحصول على السللت النباتية المقاومة من خلل‬ ‫طرق التربية و طرق الهندسة الوراثية‬ ‫‪ -6‬مميزات و عيوب الهندسة الوراثية‬

‫ما هى أهمية النباتات المقاومة فى مجال مكافحة الفات؟‬ ‫ ‪ 1‬في بعيض الحالت قيد تكون هيي الطريقية الوحيدة الفعالية ‪ ,‬العمليية و القتصادية‬‫لمكافحة الفات مثل مقاومة أصناف القمح في الوليات المتحدة لحشرة ذبابة الهسيان‬ ‫‪ ( Hessian fly (Mayetiola destructor) (say‬في أصناف & ‪Pong , Poso42 , Big club43‬‬ ‫‪Pawne‬‬

‫أصناف القمح المقاومة و الحساسة لذبابة الهسيان و أطوار حياتها عن‬ ‫‪http://ipmworld.umn.edu/chapters/ratcliffe.htm‬‬

‫ ‪ 2‬أقل الطرق تكلفة و أكثرها استدامة و قبول من المزارعين حيث ل تتطلب‬‫إلى خبرة فنية أو طرق خاصة في الزراعة ‪.‬‬ ‫‪3‬تعمل الصناف المقاومة على تقليص أعداد الفات على النباتات و تقليص‬‫أعداد الفة يجعل المكافحة بالطرق الكيمائية و الزراعية أكثر سهولة كما أنة‬ ‫يسياعد عليى وجود العداء الطبيعيية التيي تعميل عليى تقلييل تعداد الفية تحت‬ ‫مستوى الضرر القتصادي‪.‬‬ ‫ ‪ 4‬ل تتعارض مع طرق المكافحة البيولوجية سواء بالمفترسات أو المتطفلت أو‬‫المسببات المرضية ‪.‬‬ ‫‪ -5‬تحسيين مقاومية النبات لفية محددة قيد تقدم مقاومية للعدييد من الفات‬ ‫الخرى‪.‬‬

‫كيفية ظهور النباتات المقاومة؟‬ ‫الضعيط النتخابيى بيين الفات و النباتات يؤدى اليى انتاج نباتات مقاومية و لكن‬ ‫الفات يحدث لها هى الخرى ضغط أنتجابى مما يؤدى الى كسر المقاومة بل ان‬ ‫المنجات الثانويية فيى النبات التيى تحميية مين الصيابة تتحول الى كريمونات‬ ‫‪kairomones‬‬

‫رسم توضيحى يبين المرحل المختلفة حتى الحصول على النبات المقاوم‬ ‫عن ‪/http://en.wikipedia.org‬‬

‫‪ - 2‬ما مدى توفر النباتات المقاومة قي الطبيعة؟‬ ‫هل النباتات المقاومة للصابة هي الكثر انتشارًا في الطبيعة أم‬ ‫العكس؟‬

‫رسم توضيحي رقم لـ نظرية الجين للجين ‪ Gene for gene hypothesis‬و‬ ‫النتيجة النهائية هي ‪ 3‬مقاوم ‪ 1 :‬حساس‪.‬‬

‫بعض التعريفات الهامة فى مجال النباتات المقاومة للفات ‪:‬‬ ‫ا لحساسية الزائدة ‪ : Hyper sensitivity‬إحدى صور المقاومة و تمثل عادًا المقاومة المطلقة تحدث بقع على‬ ‫الوراق و ل تتكون جراثيم مثل فى مرض تبقع أوراق البنجر‪.‬‬ ‫المقاومة الراسية ‪ : Vertical resistance‬هى المقاومة لسللة محددة من المسبب المرضى أى جين محدد‬ ‫ضد جين أخر فى المسبب المرضى ‪.‬‬ ‫المقاومة الفقية ‪ :Horizontal resistance‬هى المقاومة لكل السللت الموجودة و تكون عند مستوى واحد من‬ ‫المقاومة لكل السللت المرضية ‪.‬‬ ‫المقاومة المطلقة ‪ : Absolute resistance‬و فيها النبات مقاوم تماماً مقاومة كاملة و يتحكم فى المقاومة جين‬ ‫أو عدة جينات ) عادة وحيد الجين و هذه المقاومة تمثل المثال القياسى لنظرية الجين للجين ( ‪.‬‬ ‫الهروب‪ :‬حيث تنمو النباتات فى أوقات ل تتواجد بها الفات مما يمكنها من إعطاء نسل بدون أن تحتوى على أى من‬ ‫صفات المقاومة السابقة‪.‬‬ ‫التحمل ‪ :‬و هو قدرة النبات على تحمل الصابة بدون التأثير على قدرته النتاجية‪.‬‬ ‫النباتات المعدلة وراثيًا ‪ : Transgenic plants‬هي نباتات تم نقل جينات أليها من كائنات أخرى ) حيوانات –‬ ‫نباتات – فيروسات – بكتريا( و ذلك بغرض إكسابها صفات وراثية جديدة ) فسيولوجية – كيمائية …‪ (.‬بغرض‬ ‫زيادة النتاج والحماية من الفات المختلفة …‪.‬و غيرها من الغراض‪.‬‬

‫كيفية حدوث المقاومة النباتية؟‬ ‫ترجع ظاهرة مقاومة النباتات للفات إلى العديد من العوامل‪:‬‬ ‫‪ -1‬عوامل مورفولوجية‬ ‫• عوامل مورفولوجية تعمل عن بعد ‪Remote factor‬‬ ‫• عوامل مورفولوجية تعمل عن قرب ‪Close rang or contact factors‬‬ ‫‪ -2‬عوامل كيمائيه‬

‫‪ -1‬عوامل مورفولوجية‬ ‫عوامل مورفولوجية تعمل عن بعد ‪Remote factor‬‬ ‫اللون‪ :‬الحشرات عادة تنجذب لطول موجة مقداره ‪ 600 : 500‬نانومتر ) ‪ 9-10‬من المتر(‬ ‫و هو اللون الخضر ) كما فى حشرات المن( و هناك أنوع أخرى تنجذب لطول موجي ‪500‬‬ ‫نانومتر بغض النظر عن نوع النبات‪.‬‬

‫صورة لمن القطن على نبات الخيار عن‬ ‫‪http://www.inra.fr/hyppz/RAVAGEUR/6aphgos.htm‬‬

‫الشكل‪ :‬بعض الصفات المورفولوجية المحددة يمكن ضمها مع صفات المقاومة الخرى ففي اللفت الشكل‬ ‫الخارجي للنبات من أعلى ليس له أهمية لبقة اللفت ‪ Hylemya florales‬بينما الصناف ذات الجزر‬ ‫ل من الصناف ذات الجذور الرفيعة و بالتالي يمكن استخدام‬ ‫القوى ‪ ,‬المستدير و الطويل كانت أكثر تحم ً‬ ‫شكل الجذر كخاصية لنتخاب في برامج التربية‪.‬‬

‫‪- 2‬عوامل مورفولوجية تعمل عن قرب ‪Close rang or‬‬ ‫‪contact factors‬‬ ‫وجد أن محتوى أصناف الرز من السليكا يتناسب طرديًا مع مقاومة النبات لتغذية الحشرات‬ ‫عليها ‪ .‬أيضًا وجد في القطن ‪ :‬خاصية دفاعية هي عبارة عن موت الخليا المهاجمة بواسطة‬ ‫الحشرات مثل يرقات حديثة الفقس من ‪.Pactinophora gosspyle‬‬ ‫زيادة ســمك طبقــة قشرة ســاق نباتات الطماطــم البريــة المقاومــة لمــن البطاطس‬ ‫‪ . Macrosiphum euphorbiae‬حيث ل يمكنها الوصول إلى النسجة الوعائية‪.‬‬

‫صورة توضح سمك طبقة القشرة فى اصناف النباتات المقاومة‪.‬‬

‫فول الصويا – صنف سيلسيت ‪ Celect‬و هو صنف ورقة مغطى بأوبار ٌهجن مع الصناف الخرى‬ ‫و أمكن إنتاج أصناف حديثة مغطاة بالوبار بدرجة كبيرة و أصبح مصدر لمقاومة دودة ورق القطن و‬ ‫العنكبوت الحمر ‪ .‬كذلك وجد أن الصناف المغطاة بأوبار قد تكون أقل أصابه بالذبابة البيضاء و هي‬ ‫من الفات التي تصيب معظم النباتات و تنقل المراض الفيروسية‪.‬‬

‫صورة توضح أشكال الوبار المغطية لوراق اصناف فول الصويا‬ ‫المقاومة‬

‫الساس الكيمائي لمقاومة النباتات للحشرات ‪:‬‬ ‫القلويدات ‪Alkaloid‬‬

‫النيكوتين‬ ‫مضادات أنزيم ‪Protease‬‬ ‫الجليكوسيدات ‪Glycosides‬‬

‫كيفية الحصول على النباتات المقاومة؟‬ ‫طرق الهندسة الوراثية و طرق التربية التقليدية‬ ‫نجد أن الحصول على نباتات معدلة وراثية هو فى حقيقة المر إحدى طرق تربية النباتات ) التربية الوراثية للنباتات( و‬ ‫إن اختلفت فى السلوب و الطريقة و لكنها تهدف فى النهاية إلى الحصول على نباتات تحتوى على صفات وراثية جديدة‬ ‫و ذلك لزيادة النتاج الزراعى سواء من ناحية الجودة أو الكمية ‪.‬‬

‫طرق التربية التقليدية ‪:‬‬ ‫التهجين الرجعى ‪ :‬و فيه يتم التزاوج بين زوجين من النباتات الول ويسمى الب الرجعى ‪ Recurrent parent‬و‬ ‫هو صنف تجارى يحتوى على كل الصفات التجارية المرغوبة و الزوج الخر ) الب الخر ( يسمى الب الغير رجعى‬ ‫‪(Non recurrent parent ( Doner‬‬ ‫ب‪ -‬تجميع الجينات ‪ :gene pyramiding‬و فيه يتم التزاوج بين أبوين ) سللتين نباتيتين مختلفتين( يختلفان في‬ ‫عدد الصفات المطلوب تجميعها في البناء و عن طريق التزاوج نحصل على نباتات تحتوى على كل الصفات الجيدة‬ ‫الموجودة في البوين معطيًا نباتات أفضل من كل البوين و هو ما يسمى النعزال متفوق الحدود ‪Transgressive‬‬ ‫‪ segregation‬أو تأثير قوة الهجين‬

‫طرق الهندسة الوراثية في الحصول على نباتات معدلة وراثيًا‪:‬‬ ‫تعتمد هذه الطرق على عدد من المراحل التي يجب المرور بها قبل الحصول على نباتات معدلة‬ ‫وراثيًا‪:‬‬ ‫‪ -1‬عزل الجين ذو الفائدة القتصادية وتحميله على ناقل مناسب )‪.(Vector‬‬ ‫‪ 2‬تقييم طريقة مثلى لنقل البلزميد إلى الخلية النباتية وهى المرحلة الثانية اللزمة للحصول على‬‫نبات مهندس وراثيًا وتوجد العديد من الطرق لنقل الجينات وتعرف هذه المرحلة الـ‬ ‫‪2-Optimization of an efficient gene delivery system.‬‬ ‫‪3‬انتخاب الخليا المتحولة وراثيا و التأكد من نقل الجين المطلوب إليها‪.‬‬‫‪3-Selection of transgenic cells and molecular confirmation of gene‬‬ ‫‪transfer.‬‬ ‫‪ 4‬إنتاج نباتات كاملة )‪ ( Plant regeneration‬من الخليا المتحولة وراثيا ومتابعة توريث‬‫الصفة في الجيال التالية وهى مرحلة حيوية وتعتمد أساسا على تقنية زراعة الخليا والنسجة‬ ‫وتعرف بـ ‪.Regeneration‬‬ ‫‪ 5 -‬اختبار النباتات المهندسة وراثيا‬

‫طرق نقل الجينات للخلية النباتية ‪Methods of gene delivery to plant‬‬ ‫‪cell‬‬ ‫هناك العديد من طرق نقل الجينات إلى النباتات نذكر منها‪:‬‬ ‫‪ 1‬النقل الوراثي باستخدام ناقل حيوي‪ :‬و تعتمد هذه الطرق على وجود كائنات حية طبيعية ) الفيروسات و‬‫بعض أنواع البكتريا( تدخل جزء من جيناتها في النبات العائل لها و بتعديل هذه الجينات يمكننا إدخال الجينات‬ ‫المرغوبة لنا إلى دخل النبات ومن هذه الطرق‪:‬‬ ‫أ‪ -‬النقال الوراثى باستخدام الجروباكتريم ‪Agrobacterium – mediated transformation‬‬

‫العقد الجزرية الناتجة عن الصابة بالجروبكتريام – شكل الميكروب العصوى‬ ‫‪-‬نباتات مهندسة وراثيا ً عن طريق الجروبكتريم عن ‪/http://en.wikipedia.org‬‬

Direct gene transfer‫النقل المباشر‬2Protoplast Fusion ‫ دمج البروتوبلست‬- 3

‫ للحصول على نباتات‬.B. napus and B. nigra ‫دمج البروتوبلست فى نباتات‬ ‫ عن‬Leptosphaeria maculans blackleg ‫مقاومة لي‬ http://www.angenetik.fu-berlin.de/gerdemann_protoplastenfusion_eng.html Microinjection and‫ الحقن الدقيق واستخدام أشعة الليرز فى النقل الوراثى‬- 4 UV Laser microbeam – mediated transformation

http://transgenese.crchul.ulaval.ca/transgeniques.htm ‫الحقن الدقيق عن‬

‫رسم توضيحى يبين خطوات النقل الجينى بواسطة الجروبكتريم و مسدس الجينات‬

‫رسم توضيحى لتركيب مسدس الجينات عن مجلة العلوم المريكية النسخة العربية ‪.‬‬

‫تطبيقات الهندسة الوراثية في مجال مكافحة الفات‪:‬‬ ‫• إدخال جينات سـم البكتريـا العصـوية ‪Bacillus thurigiensis‬إلـى نباتات القطـن و الذرة و البطاطس ……‪.‬‬ ‫بغرض حماية النباتات من الصابة بالحشرات القارضة للوراق و خاصًا من جنس حرشفية الجنحة ‪.‬‬ ‫• إدخال صـفات المقاومـة ) جيـن تخليـق أنزيـم سـينثاز ‪ (EPSP‬لمبيـد الحشائـش ‪ Glyphosate‬و هـو أحـد أكثر‬ ‫المـبيدات قبول مـن الناحيـة البيئيـة ممـا يمكـن مـن اسـتخدام هذا المبيـد علـى نباتات كانـت حسـاسة لـه أـو تقليـل حساسية‬ ‫النباتات له‪.‬‬ ‫• إدخال جينات الغلف البروتينى للفيروسات فى خليا النبات مما يمكن النباتات من مقاومة الفيروسات و قد تم تطبيق‬ ‫هذه الطريقة فى العديد من الفيروسات منها فيروس موزيك الدخان ‪ TMV‬على الطماطم و الدخان‪.‬‬ ‫• إدخال جينات سـم البكتريـا العصـوية ‪ ( Bacillus thurigiensis‬في الطحالـب المائيـة ممـا يمكنهـا مـن إنتاج سم‬ ‫البكتريا العصوية باستمرار و ذلك لمكافحة البعوض الناقل للملريا ‪.‬‬ ‫• التعديـل الوراثـي لسـللت البكتريـا العصـوية ‪ Bacillus thurigiensis‬و كذلـك الفيروسـات الممرضة للحشرات‬ ‫لجعلها أكثر قدرة على إصابة الحشرات و اقل في فترة الحضانة‪.‬‬

‫صورة توضح المقارنة بين صنفين من القطن أحدهما معدل وراثيًا على اليمين ) يحتوى على جين ‪ .B. T‬و الخر‬ ‫صنف عادى عن مجلة العلوم المريكية النسخة العربية ‪.‬‬

‫صورة توضح المقارنة أيضًا بين صنفين من الذرة الصنف العلوي معدل وراثيا يحتوى على جين ‪ B. T‬و‬ ‫الخر صنف عادى‪ .‬عن مجلة العلوم المريكية النسخة العربية ‪.‬‬

‫و على ذلك فان هناك العديد من المميزات و العيوب لطرق الهندسة الوراثية و‬ ‫طرق التربية التقليدية نذكر منها‪:‬‬ ‫اختصار الوقت و التكاليف في إنتاج نبات مقاوم حيث تستلزم طريق التهجين الرجعى عدد من الجيال للحصول‬ ‫على النبات المقاوم ‪.‬‬ ‫قد يصاحب طرق التربية العادية إدخال لصفات غير مرغوبة من الصنف المعطى مما قد يؤدى إلى الحصول‬ ‫على سللت من النباتات غير مناسبة تجاريًا بينما في طرق الهندسة الوراثية يتم إدخال الجين المطلوب فقط‪.‬‬ ‫تصلح طرق الهندسة الوراثية في إدخال جين واحد إلى عدة جينات إلى النبات أي يمكنها الحصول على ما يسمى‬ ‫بالمقاومة الراسية ‪Vertical resistance or specific resistance‬‬ ‫ل يمكنها إعطاء النبات المقدرة على مقاومة كل السللت المرضية من مسبب مرضى ما أو ما يسمى المقاومة‬ ‫الفقية ‪ Horizontal resistance or general resistance‬حيث تعتمد هذه النوعية من المقاومة على‬ ‫العديد من الجينات الغير محددة بدقة‪.‬‬ ‫قد يصاحب النتخاب للمقاومة الراسية بطرق التربية التقليدية فقدان المقاومة الفقية أو ما بسمى بتأثير فيرتيفوليا‬ ‫‪.Vertifolia Effect‬‬ ‫ل تصلح طرق الهندسة الوراثية حتى الن في نقل الصفات التركيبية ) الشكلية‪ ,‬الفسيولوجية ( مثل موعد فتح‬ ‫الثغور ‪ ,‬شكل الوراق و عدم وجود غدد رحيقية وغيرها إلى النباتات المعدلة وراثيًا ‪.‬‬ ‫يسهل بطرق الهندسة الوراثية الحصول على الصناف متعددة السللت ‪Multiline Variety‬‬

‫تعانى طرق الهندسة الوراثية المعتمدة على إدخال جين واحد أو عدد محدود من الجينات في النبات مثل مثيلتها‬ ‫التي تعتمد على المقاومة الراسية من ظاهرة كسر المقاومة ‪.Breakdown of Resistance‬‬ ‫إمكانية انتقال الصفات المهندسة وراثيًا إلى الحشائش ذات القرابة التصنيفية من النباتات المعدلة وراثيًا عن‬ ‫طريق التلقيح بينهما مما يؤدى إلى إنتاج حشائش مقاومة للفات الحشرية أو لمبيدات الحشائش‪.‬‬ ‫وجد أن حبوب اللقاح في النباتات المهندسة وراثيًا لنتاج سم البكتريا العصوية ‪ B. t‬تؤدى إلى قتل بعض‬ ‫الحشرات الغير مستهدفة عند وقوعها على أوراق النباتات ‪.‬‬ ‫قد تؤدى بعض منتجات الهندسة الوراثية إلى حدوث حساسية لنسان نتيجة لتواجد بروتين من كائن في كائن‬ ‫أخر‪.‬‬ ‫تحتاج طرق الهندسة الوراثية إلى تجهيزات معملية خاصة عالية التكاليف و كذلك كيماويات غالية بالضافة إلى‬ ‫الخبرة العلمية و الفنية الراقية المطلوبة في هذا المجال الحيوي‪.‬‬

‫شكرا ً لحسن أنصاتكم‬