كتاب : في ملف واحد : مقالات متنوعة عن الطرق المعملية للتعرف على الإصابات المرضية للنباتات

12:39 ص المكتبة الزراعية الشاملة

 

كتاب : في ملف واحد : مقالات متنوعة عن الطرق المعملية للتعرف على الإصابات المرضية للنباتات

العامل الممرض للنبات هو كائن حي يسبب مرضًا في النبات. على الرغم من أن أقارب بعض مسببات الأمراض النباتية هم من مسببات الأمراض البشرية أو الحيوانية ، فإن معظم مسببات الأمراض النباتية تضر النباتات فقط. ومع ذلك ، يمكن لبعض مسببات الأمراض النباتية أن تجعل المصابين بالاكتئاب المناعي مرضى. وتسمى هذه مسببات الأمراض "عبر المملكة". على عكس الإنسان ، نادرًا ما يتم علاج النباتات من الأمراض. بدلاً من ذلك ، يحاول علماء أمراض النبات منع النباتات من الإصابة بالمرض في المقام الأول ، والعمل على السيطرة على الأعراض وانتشار الأمراض.

‌

الكائنات الحية التي تسبب الأمراض النباتية تقلل من قدرتنا على إنتاج الغذاء والألياف والوقود الحيوي ، وتضر بالاقتصاد. جميع النباتات ، من الحمضيات والحبوب إلى شجيرات الزينة وأشجار الغابات ، معرضة للإصابة بأمراض النبات. تسبب أمراض النبات خسائر مباشرة وغير مباشرة بمليارات الدولارات كل عام ، وتهدد الأمن الغذائي ، ويمكن أن تعيق السياحة. تتطلب الاستجابة لمسببات الأمراض النباتية المستجدة التحضير والإجراءات العلمية المخططة لتقليل التأثير على المزارعين ومجتمعاتهم والاقتصاد.

تعد مسببات الأمراض النباتية أحد التهديدات الرئيسية لاستدامة الزراعة. أنها تسبب انخفاض في إنتاجية المحاصيل. هناك أزمة عالمية في فقدان المحاصيل من عدوى مسببات الأمراض ، بما في ذلك البكتيريا والفطريات والفيروسات.

تشمل العوامل التي قد تكون متورطة في نقل ظهور العوامل الممرضة وانتشارها ما يلي:

غالبية الأضرار الزراعية والغابات هي نتيجة لمسببات الأمراض الغريبة الغازية التي يتم إدخالها عرضًا إلى مناطق جديدة نتيجة للتجارة والنقل العالميين. بسبب التدخل البشري ، تم توسيع نطاقات توزيع مسببات الأمراض ، مما يسهل التهجين ونقل الجينات الأفقي ويؤدي إلى ظهور مسببات الأمراض الجديدة. تغير المناخ هو عامل آخر يؤثر على تفاعلات مسببات الأمراض النباتية. يمكن أن تنتشر أمراض النبات في الزراعة نتيجة لارتفاع درجات الحرارة والظواهر المناخية المتطرفة والاختلافات في كمية ونمط هطول الأمطار السنوي. يعد الاكتشاف المبكر لمسببات الأمراض النباتية أحد أكثر الحلول فعالية لتعزيز إنتاجية النباتات ومنع / الحد من انتشار العدوى.

في هذه المقالة ، سنتعرف على كيفية التحكم في انتشار العوامل الممرضة والتقنيات المستخدمة في المختبرات للكشف المبكر عن مسببات الأمراض المسببة للأمراض.

السيطرة على انتشار النبات-باثوجين

تعتمد التقنية التقليدية لاكتشاف العوامل الممرضة ، بما في ذلك البكتيريا والفطريات ، على ملاحظة الأعراض أو الأساليب المستندة إلى الثقافة. هذا يعني أن العامل الممرض يجب أن ينمو على وسط معين في ظل ظروف خاضعة للرقابة ، وهي عملية تستغرق عادة أيامًا أو حتى أسابيع. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التحديد المورفولوجي لمسببات الأمراض عن طريق الفحص المجهري يتطلب تدريبًا خاصًا. من الضروري تطوير مناهج فعالة وسريعة وغير مكلفة للكشف المبكر عن مسببات الأمراض للسيطرة على الأمراض ومنع انتشارها في مناطق جديدة.

تقنيات تحديد مسببات الأمراض النباتية

تتضمن بعض التقنيات المتقدمة والمستخدمة على نطاق واسع لتشخيص النباتات المسببة لعدوى الممرض مقايسة الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA) ، وتلطيخ الفلورسنت المناعي ، والمقايسات المناعية للتدفق الجانبي (LFIA) ، والطبقة المناعية. ومع ذلك ، هناك بعض التحديات المرتبطة بهذه التقنيات. للبدء ، تكون هذه العمليات مكلفة - إنتاج الأجسام المضادة وحيدة النسيلة المستخدمة في هذه الطرق مكلف - بالإضافة إلى ذلك ، تم الإبلاغ عن نوعية منخفضة أيضًا.

يستخدم عدد متزايد من المختبرات حاليًا الأساليب القائمة على الحمض النووي للكشف عن مسببات الأمراض وتحديدها ، بما في ذلك تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) ومتغيراته الأخرى ، مثل تفاعل البوليميراز المتسلسل المتداخل ، و PCR الكمي (qPCR) ، و PCR الرقمي (ddPCR) ، و PCR المتعدد. ميزة هذه الأساليب أنها أسرع ، ومحددة للغاية ، وفعالة من حيث التكلفة. ومع ذلك ، فإنها تمتلك أيضًا قيودًا معينة ، مثل في معظم الحالات ، يلزم وجود موظفين مدربين ومعدات محددة.

الآن ، في السنوات الأخيرة ، ظهر تضخيم متساوي الحرارة للتقنيات القائمة على الحمض النووي والتي يمكنها التغلب على قيود التقنيات القائمة على تفاعل البوليميراز المتسلسل. ويشمل تضخيم بوليميراز المعاد تركيبه (RPA) ، والتضخيم المعتمد على الهلياز (HDA) ، والتضخيم المتساوي الحرارة بوساطة الحلقة (LAMP).

تم تصنيف كل تقنيات التعريف هذه إلى مجموعتين: طرق الكشف المباشر وغير المباشر. فيما يلي استعراض موجز لبعض هذه التقنيات شائعة الاستخدام في المختبرات.

طرق الكشف المباشر

يتضمن الاكتشاف المباشر للأمراض طرقًا جزيئية ومصلية يمكن استخدامها لتحليل الإنتاجية العالية عند الحاجة إلى فحص عدد كبير من العينات. يتم الكشف عن العوامل الممرضة المسؤولة عن الأمراض ، مثل البكتيريا والفطريات والفيروسات ، مباشرة من خلال هذه الطرق ، مما يسمح بالتعرف الدقيق على الأمراض / مسببات الأمراض.

تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR)

إنها تقنية تُستخدم لتضخيم الحمض النووي للكائنات بملايين أو بلايين النسخ لدراستها. حصل كل من J.F. Kohler و C. Milstein و K. Mullis على جوائز نوبل في عامي 1984 و 1993 لتضخيم تسلسل الحمض النووي وتطوير الأجسام المضادة وحيدة النسيلة باستخدام PCR. نظرًا للحساسية العالية لهذه التقنية ، فإن هذه التقنيات مناسبة لتحديد مسببات الأمراض. يمكن استخدام متغير PCR ، متعدد الإرسال PCR للكشف في وقت واحد عن DNA أو RNA مختلف عن طريق تشغيل تفاعل واحد. حيث يمكن استخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل في الوقت الحقيقي للتشخيص في الموقع لأمراض النبات بناءً على البكتيريا أو الفطريات أو الأحماض النووية الفيروسية.

حدود هذه التقنية هي:

يعتبر استخراج الحمض النووي أمرًا حاسمًا لنجاح تفاعل البوليميراز المتسلسل ، ويتأثر أدائه بالمثبطات في فحص العينة ، ونشاط البوليميراز ، ومخزن تفاعل البوليميراز المتسلسل ، وتركيز ديوكسينوكليوزيد ثلاثي الفوسفات. يقتصر التطبيق العملي لـ PCR على متطلبات تصميم التمهيدي اللازم لبدء تكرار الحمض النووي.

مضان في الموقع التهجين

تُستخدم هذه التقنية للكشف عن تسلسل الحمض النووي المحدد وتحديد موقعه على الكروموسوم. يتم ربط تسلسل DNA صغير يحتوي على جزيء فلوري ، يسمى مسبار ، بالحمض النووي ويساعد في تحديد الهوية. هذه التقنية فعالة في الكشف عن البكتيريا باستخدام الفحص المجهري وتهجين الحمض النووي للمسبارات والجينات المستهدفة من عينات النباتات. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدامه أيضًا لتحديد الفطريات والفيروسات والبكتيريا التكافلية الأخرى التي تصيب النباتات. إن وجود تسلسل الحمض النووي الريبي الريبوسومي (الرنا الريباسي) الخاص بالعوامل الممرضة في النباتات يجعل من السهل اكتشاف مسببات الأمراض باستخدام تقنية FISH.

يمكن استخدام هذه التقنية للكشف عن مسببات الأمراض من كل من الكائنات الحية الدقيقة القابلة للزراعة والكائنات الحية التي لم يتم استزراعها بعد (أو غير القابلة للزراعة). ومع ذلك ، هناك بعض القيود على هذه التقنية والتي تشمل:

نتائج إيجابية كاذبة بسبب الاختراق غير الكافي ، وانخفاض محتوى الرنا الريباسي ، والهيكل الأعلى رتبة للهدف أو المسبار (على سبيل المثال ، الرنا الريباسي ثلاثي الأبعاد ، وتكوين الحلقة ودبابيس الشعر وتفاعلات بروتين الرنا الريباسي) ، وتبييض الضوء.

خصوصية أقل

انزيم مرتبط المناعي فحص

في هذه التقنية ، يتم الكشف عن مسببات الأمراض بناءً على الأجسام المضادة وتغيرات اللون في الفحص. تصنع الحواتم المستهدفة الفيروسية والبكتيرية والفطرية (المستضدات) لترتبط على وجه التحديد بالأجسام المضادة المقترنة بالإنزيمات. سيؤدي التفاعل بين الركيزة والإنزيم المعطل إلى تغيير في اللون ، مما سيساعد في اكتشاف مسببات الأمراض. تم تطوير جهاز طباعة الأنسجة ELISA ، بالإضافة إلى أجهزة التدفق الجانبي ، للكشف عن الأمراض في الموقع من النباتات.

حدود ELISA هي:

حساسية منخفضة للبكتيريا

مفيد فقط لتأكيد المرض بعد ظهور الأعراض البصرية.

لا يمكن استخدامه للكشف قبل ظهور الأعراض.

في الجزء الثاني من هذه المقالة ، ستتعرف على طريقتين أخريين للكشف المباشر عن مسببات الأمراض والتقنيات غير المباشرة لتحديد مسببات الأمراض المسببة للأمراض في النباتات. إذا كنت شخصًا يعمل في زراعة الأنسجة النباتية ، فراجع موارد زراعة الأنسجة في Plant Cell Technology والمنتجات المصممة لتحسين تجارب زراعة الأنسجة. علاوة على ذلك ، تقدم زراعة الأنسجة خدمات استشارية في الموقع لمزارعي القنب ، والتي تتضمن أيضًا الكشف عن مسببات الأمراض من ثقافتك والقضاء عليها ، وخاصة Hop Latent Viroid (HpLVD).....

------------------

تنزيل الكتاب

-------------------------

مشاركة