7:52 ص
البيولوجيا -
كتب الزراعة
Title: Plant Gene Transfer and Expression Protocols
Author(s): Heddwyn Jones
Methods in Molecular Biology Periodical
إن تسلسلات عدد متزايد من الجينومات النباتية أصبحت متاحة. وأفضل جينومين تم وصفهما هما جينوم نبات أرابيدوبسيس ثاليانا (يبلغ حجمه نحو 157 ميجابايت ويحتوي على نحو 27 ألف جين تشفر نحو 35 ألف بروتين) وجينوم الأرز (يبلغ حجمه نحو 430 ميجابايت ويحتوي على نحو 28 ألف جين). وبالإضافة إلى تسلسلات الترميز فإن هذه الجينومات، وجميع الجينومات الأخرى، تحتوي على تسلسلات غير ترميزية توفر قدراً كبيراً من المعلومات التي تتحكم في التعبير عن المادة الوراثية. إن الخوض في أي تفاصيل عن التعبير عن الجينات النباتية يتجاوز نطاق هذا الكتاب، ولكن بسبب الارتباط الوثيق بين الفيروسات ومضيفيها فمن المرجح أن تكتسب مثل هذه التفاصيل أهمية متزايدة في المستقبل.
إن المنتجات الجينية للنباتات (والكائنات الحية الأخرى) تشارك في المسارات الأيضية التي تتحكم في الأداء الأساسي للكائن الحي، مثل نموه واستجابته للعوامل الحيوية وغير الحيوية. وتنظم هذه المسارات في شبكات مترابطة ومتبادلة الحديث تعمل داخل الخلايا وبينها، وتتحكم، من بين وظائف مختلفة، في التدفقات الأيضية للمسارات. وتشمل الشبكات شبكات الإشارات التي تدير استجابة الخلايا النباتية للبيئة المتغيرة باستمرار ولا تشمل فقط البروتينات المشفرة بواسطة جينوم النبات ولكن أيضًا تسلسلات التحكم غير المشفرة.
وفي هذه البيئة الخلوية يجب أن تعمل الفيروسات. ويمكن اعتبار العمل الفيروسي (على سبيل المثال، التعبير، والتكاثر، والحركة داخل الخلايا وبينها) بمثابة شبكة أخرى تتفاعل مع شبكات المضيف. وترد أمثلة محددة للأنظمة المضيفة المتأثرة بالفيروسات في القسم الخامس، وتتم مناقشة التفاعلات المحتملة في المسارات والشبكات في القسم السابع.
لم يتم الحصول على أول نبات معدّل وراثيًا إلا في عام 1983. تم هندسة مقاومة المضادات الحيوية المستمدة من جين بكتيري وراثيًا في صنف من التبغ باستخدام القدرة الطبيعية على التحويل لكائن حي دقيق في التربة، Agrobacterium tumefasciens. منذ ذلك الحين، كان التقدم في التكنولوجيا الحيوية النباتية هائلاً. بالنسبة لمعظم المحاصيل الرئيسية والثانوية، تم إنشاء إجراءات التحويل. علاوة على ذلك، تم عزل العديد من جينات النباتات والتسلسل الكامل للعديد من الجينومات النباتية، والذي حفزه مشروع الجينوم البشري، متقدم بشكل جيد. التسلسلات الجينومية للنبات النموذجي في علم الوراثة، Arabidopsis thaliana، ولكن أيضًا المحاصيل المهمة مثل الأرز والذرة، معروفة بالكامل تقريبًا. إن التطوير الأخير للمنهجيات الجديدة، وخاصة الجينوميات الوظيفية، يعمل على تسريع كشف الأساس الجيني والجزيئي للنباتات، مما يوسع إمكانات تطبيقات التكنولوجيا الحيوية النباتية.
لقد أجريت خلال تسعينيات القرن العشرين تجارب ميدانية واسعة النطاق على محاصيل معدلة وراثياً، تم هندستها بحيث تحتوي على سمات جديدة ذات أهمية للزراعة واسعة النطاق. وقد أدت هذه التجارب إلى توليد الثقة اللازمة لبدء تسويق المحاصيل المعدلة وراثياً، وفي عام 1998 تم زراعة ما يقرب من 30 مليون هكتار من الأراضي بمحاصيل معدلة وراثياً للاستخدام التجاري. وقد تم إجراء ما يقرب من ثلاثة أرباع هذه المحاصيل في الولايات المتحدة، و15% في الأرجنتين، و10% في كندا. وعلى الرغم من إجراء الاختبارات الميدانية في أوروبا أيضاً، والجهود التي يبذلها الاتحاد الأوروبي لتحفيز البحث في مجال التكنولوجيا الحيوية النباتية، فإن أوروبا تتخلف كثيراً عن الركب، ويرجع هذا في الأساس إلى القلق العام بشأن المخاطر المحتملة للنباتات المعدلة وراثياً والتصور العام السلبي. ومع ذلك، أدركت شركات الكيماويات الزراعية الكبرى في أوروبا مثل نوفارتيس، وأفنتيس، وباير، وباسف، وآي سي آي/زينيكا أن الزراعة الحديثة أصبحت شديدة التلوث وأن هناك حاجة إلى أساليب مبتكرة ومستدامة.
تتضمن مجموعة الخلايا المتمايزة أيضًا تغييرات جذرية في تنظيم الجينات والتي تمت مراجعتها مؤخرًا . ومع ذلك، فإن الآلية الأساسية لتكوين وصيانة NFS لا تزال غير معروفة. تم استخدام العديد من التقنيات الجزيئية لتحديد وعزل الجينات النباتية ذات التعبير الخاص بالأعضاء. في حالات مثل NFS، حيث تتوفر كميات محدودة فقط من الأنسجة ذات الصلة، تم تطبيق الأساليب في مجموعة من تقنيات تفاعل البوليميراز المتسلسل، والتهجين الطرحي والفحص التفاضلي لمجموعات الحمض النووي التكميلي. باستخدام هذه التقنيات، تم عزل الجينات النباتية المستحثة بواسطة الديدان الخيطية بنجاح؛ على سبيل المثال، جين يشبه Lea، وجين extensin ، وجينات تشبه MYB، وجينات H + ATPase وجين الكاتالاز . أدت المقارنة بين جذور نبات أرابيدوبسيس المصابة بالديدان الخيطية وغير المصابة عن طريق التحليل الكهربائي للهلام ثنائي الأبعاد والعرض التفاضلي للتسلسلات المنقولة إلى تحديد العديد من البروتينات وmRNAs، والتي يتم تنظيمها صعودًا وهبوطًا بعد الإصابة بالديدان الخيطية
طريقة أخرى لتحديد الجينات المستجيبة للديدان الخيطية هي استخدام النباتات المعدلة وراثيًا التي تحتوي على جين مراسل تحت سيطرة مُروِّج معروف. وبهذه الطريقة، وُجِد أن المُروِّجات من أصل فيروسي وبكتيري ونباتي تستجيب لإصابات الديدان الخيطية . وقد أظهر أوبرمان وآخرون، أولاً، إمكانية هذه الاستراتيجية لتحديد المُروِّجات المستجيبة للديدان الخيطية باستخدام مُروِّج Tob RB7. وبنفس الطريقة، لاحظ نيبيل وآخرون، أن مُروِّجات الجينات المرتبطة بدورة الخلية cdc2aAt وcyclAt تم تنشيطها في NFS. هنا، نقوم بوصف التعرف على وعزل اثنين من الجينات النباتية المستجيبة للديدان الخيطية باستخدام الطريقة القائمة على البروتين ونهج وسم المحفز.
ليست هناك تعليقات: