إنتاج هجن الخيار الحديثة

إنتاج هجن الخيار الحديثة

تكنولوجيا إنتاج الأجنة والنباتات المتضاعفة كروموسومياً

Homozygous Double Haploid Lines ( DHL - Haploid embryos)

ما هي النباتات المتضاعفة ؟؟

وتستخدم تلك التكنولوجيا على نطاق واسع في إنتاج بذور الهجن لأكثر من 290 صنف نباتي منذ عدة سنوات على تطاق تجاري،

ويستخدم فيها تكنولوجيا زراعات الأنسجة النباتية بالمعمل من أجل إنتاج نباتات متضاعفة في العدد الكروموسومي ومتماثلة

Homozygous Double Haploid Plants لكي تستخدم على نطاق حقلي في إنتاج الآباء أو الأصناف المستخدمة في التهجينات

وبصورة ثابتة دون تدهور نظراً لتماثلها، ومن المعروف أن الخلية الجسدية للنبات تحتوي على 2 ن من الكروموسومات Diploid

فالخيار مثلاً خليته الجسدية تحتوي نواتها على 14 كروموسوم 2 ن = 14 أو (2 * 7) أما الجاميطات (البويضة أو حبوب اللقاح)

فتحتوي على 1 ن = 7 ، ومن هنا فالتلقيح والآخصاب دائماً في الوضع العادي يحدث به اختلافات من جيل إلي جيل ، ولكن فكرة

إنتاج النباتات المتضاعفة تقوم على حث الجاميطات الأنثوية (البويضات أو المبيض) أو حث الجاميطات الذكرية (المتوك أو اللقاح)

للنباتات المرغوبة صفاتها في الأساس على إنتاج أجنة في المعمل أو الحقل تحتوي على عدد فردي من الكروموسومات Haploid Embryo

يعني 1 ن = 7 دون حاجتها للطرف الثاني (دون حاجتها إلي حبة لقاح أو على العكس دون حاجتها إلي بويضة ومبيض)، ومن هنا

فأول خطوة تتم هي إنتاج الجنين الفردي ثم بعد ذلك تأتي الخطوة التالية وهي إحداث التضاعف حيث تستكمل الأجنة الفردية نموها في بيئات الأنسجة مثل بيئة الــMS حتى تظهر بدايات النمو بها ثم تعامل بالمواد الكيماوية لإحداث التضاعف الكروموسومي بها ثم تكمل دورتها بالمعمل ثم المشتل لنحصل على نباتات متماثلة متضاعفة كروموسومياً (Homozygous Double Haploid plants).

هجين خيار صوب

طرق الحصول على الأجنة الفردية Haploids induction methods

1-   الطريقة الأولى والأكثر شيوعاً بالخيار هي تلقيح الأزهار المؤنثة بحبوب لقاح مشععة بأشعة جاما أو إكس مما يسبب العقد البكري بالأزهار Parthenogenesis (حيث أن الحبوب مشععة فغير حيوية فهي فقط تحث على تكون الجنين البكري) ومن ثم الجنين الناتج يكون فردياً 1 ن = 7 ، وقد يساعد رش هرمون الـ 2,4,-D على إتمام العقد البكري، ثم بعد التلقيح بحوالي 3-4 أسابيع تفصل الأجنة (المبيض أو البويضات) وتزرع على بيئات الأنسجة بالمعمل Gynogensis تستكمل نموها ومراحل تضاعفها حتى الوصول لمرحلة تكوين مبادئ النموات استعداداً لمرحلة إحداث التضاعف بها بالمعاملات الكيمائية كما سيلي ذكره، وأثناء المراحل السابقة كلها تخضع الأجنة ومبادئ النموات لاختبارات خلوية للتأكد من فردية كروموسوماتها ن = 7.

2-   الطريقة الثانية هو إجراء الحث على العقد البكري بالمعمل Parthenogensis induction in vitro بزراعة المبيض أو البويضات في بيئات الأنسجة ثم معاملتها كيمائياً بمواد مختلفة تستخدم على نطاق تجاري ومن تلك المواد المستخدمة في ذلك مادة "ثياديازرون" Thidiazuron (TDZ) بتركيز من 0.01-0.04 ppm مع الصدمة الحرارية على 35 درجة مئوي لمدة 3 أيام فيتم الاستحثاث للعقد البكري وتنتج الأجنة الفردية Haploid Embryo.

3-   أو قد يتم إنتاج الأجنة الفردية بزراعة حبوب اللقاح Microspores أو متوك الزهرة Anthers الغير ناضجة بغرض إنتاج أجنة فردية العدد الكروموسومي Androgenesis Haploid Induction بمعمل الأنسجة (وتلك الطريقة غير متبعة في الخيار تجارياً).

4-   يمكن التلقيح بحبوب لقاح من جنس غريب (لا تستخدم في الخيار ولكن على نطاق التجارب في القمح بالتلقيح بحبوب لقاح الذرة) ويساعد هرمون الــ 2,4-D على استحثاث العقد البكري).

التحليل الخلوي لجنين خيار فردي Haploid Embryo ويظهر عدد الكروموسومات يساوي 7

     طرق الحصول على النباتات المتضاعفة Double Haploids Induction Methods

 كما قلنا لكي نبدأ في المعاملات الكميائية لإحداث التضاعف يجب أن يتميز الجنين الفردي إلى مبادئ النموات ومن ثم نبدأ في إحداث

التضاعف كيمائياً بإحدى المواد التالية:

1-   المعاملة بمادة "الكولشيسين" Colchicine بتركيز 0.04% (ويعاب على استخدامه سميته وأنه من المواد المسرطنة ووجب الحذر في استخدامه وإيجاد بدائل أخرى.

2-   أو مادة "الأوريزالين" Oryzalin.

3-   "بنزايل إدينين Benzyle adenine (BA).

4-   أو أشعة إكس X-ray.

5-   أكسيد النيتروز N2o.

6-   مادة "بودوفيلين" Podophyllen.

7-   مادة "ترايفلورلين" Trifluralin.

8-   مادة "أميبروفوس ميثيل" Amiprophos methylز

9-   مادة "بروناميد" Pronamide.

10-  مادة "كلورامفيكول" Chloramphienicol.

11-  مادة "ماليك هيدرازيد" Malic Hydrazide.

وكل المواد الكيمائية السابقة تختلف تركيزاتها وتوقيتات معاملاتها والظروف البيئية المصاحبة لاستخدامها من ضوء وحرارة ورطوبة

من صنف لصنف داخل النوع والجنس الواحد ومن جنس إلى جنس أيضاً.

وبصفة عامة فإن نسبة إنتاج نباتات متضاعفة تستلزم أيضاً الاستعانة بتكنولوجيا التعليم الجيني Gene Marking Techniques وذلك

من أجل التعرف والتأكد من الأجنة الفردية Haploid عند إنتاجها أو أيضاً بالتأكد من حدوث التضاعف في النباتات الناتجة فيما بعد،

وتعتمد كفاءة النتائج على مدى توفر تكنولوجي التعليم الجيني في البرنامج كما يستعان بــ Gene Markers في تتبع الصفات
المرغوبة في الصنف عند زراعة النباتات في الحقل فيما بعد مثل صفة مقاومة البياض الزغبي مثلاً أو الدقيقي وخلافه.

ثم بعد ذلك تتم متابعة النباتات المتضاعفة وتنميتها بالمعمل ثم المشاتل لإنتاج النباتات الكاملة المتضاعفة التي تلقح ذاتياً من أجل إنتاج

أول جيل F1 متضاعف، وفي العادة يكون عدد البذور المتكونة في الجيل الأول قليلة ثم بعد ذلك تزداد باستمرار التلقيح الذاتي للبذور الناتجة.

التحليل الخلوي لأنسجة الخيار بعد التضاعف Double Haploid ويظهر عدد الكروموسومات يساوي 14

مميزات النباتات المتضاعفة في برامج التربية وإنتاج الهجن

من مميزات استخدام النباتات المتضاعفة كروموسومياً في برامج التهجين والانتخاب هو اختصار مدة برنامج التربية إلى الربع تقريباً في

البرامج المعقدة وقد تقل إلي عام واحد في المحاصيل الذاتية وبعض المحاصيل الخلطية التلقيح، أو على الأكثر خلال 3 مواسم بعد أن

كانت برامج التهجين لإنتاج الأصناف والانتخاب تستغرق حتى 7 وعشر سنوات، كم يمكن الحصول على الهجين والأصناف الجديدة

بكميات كبيرة من البذور نتيجة ثبات النباتات المتضاعفة عند تلقيحها ذاتياً، كما أن مميزات النباتات المتضاعفة أنها متماثلة في صفاتها

فالاختلافات الناتجة بعد التلقيح الذاتي لها تكاد تكون منعدمة مما يسهل انتخاب الصفات المرغوبة خاصةً مع تقدم تكنولوجيا التعليم

الجيني لبعض الصفات المرغوبة في النباتات أو البذور الناتجة ‌Gene Markers Techniques، كما تتسم الهجن الناتجة من استخدام

الآباء المتضاعفة كروموسومياً بالثبات الوراثي فالهجين أو الأب قد يستمر حتى 14 جيل من الإكثار بالتلقيح الذاتي دون حدوث تدهور في صفاته بعكس الطرق التقليدية في التهجين فمن الجيل السابع F7 يبدأ تغير الصفات وتدهورها.