أمراض النبات (التقانات الجزيئية في إدارة -)

امراض نبات (تقانات جزيييه في اداره )

Molecular technologies in plant diseases management - Technologies moléculaires dans la gestion des maladies des plantes

أمراض النبات (التقانات الجزيئية في إدارة-)

عايدة جلّول

تشخيص المرض النباتي 

حماية النبات والأمان الحيوي 

إدارة أمراض النبات plant disease management هي آليات متعددة تهدف إلى الحد من الأضرار الاقتصادية والمظهرية التي تُحدثها أمراض النبات.

تعددت الآليات للحد من انتشار المُمرِضات وحماية الإنسان والنباتات والحيوانات من آثارها الضارة، اسُتهلت بتجنب استعمال مبيدات الآفات أو تدخين التربة أو حرق مخلفات المحاصيل، ثمً بَدأ الاهتمام بالتنبؤ بالأمراض أو تغيير ديناميكيتها بنمذجة الأمراض disease modeling، كما استعمل العديد من الطرائق الكيميائية وغيرها، لكن أضرارها البيئية قادت إلى تبني الإدارة الحيوية بما فيها المفاهيم القائمة على الكيميا الحيوية للأحيا الدقيقة والمركبات الطبيعية والتربية الجزيئية والتعديل الوراثي للأصناف المقاومة. وظل الكشف والتخلص المبكران من النباتات المصابة خطوة مفتاحية للوقاية من انتشار المرض، وتُركز إدارة المرض على خفض العدوى الأولية والحد من انتشار العوامل المُمرِضة بين النباتات وإضعاف مقاومتها أو تلاشيها نهائياً.

تشخيص المرض النباتي:

هو تحديد مسبب المرض ودراسة أعراضه، في حين يسمح الكشف detection بالتعرف إلى الأحيا الدقيقة أو منتجاتها -مثل السموم- في عدد من المواد بما فيها النسج النباتية والتربة والما . وتشير المراقبة surveillance بوجه عام إلى مراقبة النظم النباتية للمُمرِضات و/أو الأمراض.

تُعد المُمرضات النباتية الفطرية والبكترية والفيتوبلازمية والفيروسية والفيروئيدية والنيماتودا عوامل خطرة مسببة أمراضاً نباتية، بما في ذلك المحاصيل ذات الأهمية الاقتصادية، ويمكن أن تصيب مجموعة واسعة من الأنواع النباتية أو أن تقتصر على نوع واحد. ويتطلب بعض المُمرِضات وجود مضيفين يتبعان مملكة واحدة (فطريات الصدأ)، أو من مملكتين نباتية وحيوانية (الفيتوبلازمية والفيروسات) ليتمكن من النمو والتكاثر والانتقال. وإن الكشف والتحديد المبكرين لمسببات الأمراض النباتية هما أهم استراتيجيات إدارة الأمراض النباتية والشروع في اتخاذ تدابير وقائية أو علاجية.

استُخدِم كثير من التقانات اعتماداً على أعراض الإصابة أو استخدام المجهر لمشاهدة المُمرِض مباشرةً وتحديده من خلال خصائصه المظهرية (الفطريات والنيماتودا)، أو الكيميائية الحيوية (البكتريا)، كما اسُتخدمت الاختبارات المخبرية والمصلية لكشف الفيروسات النباتية وتشخيصها، واستخدم الكشف المصلي للبكتريا والفطريات المُمرِضة على نطاق واسع قبل تطوير مقايسة الامتصاص المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA) enzyme- linked immunosorbent assay  وتقنية الأضداد وحيدة التنسيل monoclonal antibody technology، وكان معظم الاختبارات المخبرية موجهاً نحو الكشف عن الفيروسات مع بعض التشديد على المُمرِضات البكترية والفطرية. ومع تقدم البيولوجيا الجزيئية والقدرة على مقارنة مناطق من الدنا (DNA) التي تماثل المتتاليات (التتابعات) sequences المحفوظة ازداد استعمال الاختبارات المخبرية في كشف مُمرضات النبات. وقد أثبتت مقارنة مناطق الـفاصل الداخلي المستنسخ(ITS) internal transcribed spacer عند البكتريا والفطريات والنيماتودا فائدة في الأغراض التصنيفية، إذ استُخدم تحديد تتالي نوكليوتيدات الجينات المحفوظة sequencing of conserved genes في تطوير الكشف المعتمد على تقنية تفاعل البوليميراز التسلسلي(PCR) polymerase chain reaction . كما اسُتخدم الربط بين تقنيتي الـ ELISA والـ PCR اللتين تتسمان بالسرعة والحساسية والتحديد الدقيق لتركيز العامل المُمرِض، إضافةً إلى إمكان استخدامها في الكشف عن مُمرضات إجبارية التطفل وغير ممكنة الزرع على أوساط غذائية صنعية، وتسمح أيضاً بالكشف عن عدد من المُمرِضات في آن واحد من خلال اســــــتخدام الاختبارات المتعددة multiplex assays، وكذلك بتمييز الكائنات الحية المرتبطة بعضها ببعض على مستويات تصنيفية مختلفة. وفيما يلي أهم التقنيات المستخدمة في التشخيص الجزيئي لمُمرضات النبات:

1 – تفاعل البوليمراز التسلسلي (PCR):

وهي أكثر التقنيات أهميةً في الكشف عن المُمرِضات النباتية، إذ تسمح بتضخيم ملايين النسخ من جز أو أكثر من الدنا من خلال تكرار دورات فصل (تمسيخ) سلسلتي الـدنا DNA denaturation وارتباط البادئات primer annealing والبلمرة polymerization عند درجات حرارة مختلفة (الشكل1) باستخدام بادئات محددة، ونوكليوتيدات ثلاثية الفسفات dNTPs، وإنزيم البوليميراز الثابت حرارياً Taq DNA polymerase في محلول منظم ملائم، حيث تشير حزمة الـدنا المتخصصة وبالوزن الجزيئي المتوقع إلى وجود المُمرِض المستهدف في العينة.

الشكل (1): تفاعل البوليمراز التسلسلي للكشف عن المُمرِضات

سمح استعمال هذه التقنية في الزمن الحقيقي real-time PCR بكشفٍ سريع ودقيق وكمي لمُمرضات النبات في تفاعل آلي من دون الحاجة إلى عزل المُمرِض من المواد النباتية المصابة، ما يخفض وقت التشخيص من أسابيع إلى ساعات، ويسمح بكشف وتعريف المُمرِضات التي لا يمكن زراعتها على أوساط غذائية صنعية، وتفيد هذه الميزة في تحليل العينات النباتية التي لا تبدي أعراض إصابة. ومع ذلك يمكن أن يقلل وجود مثبطات الـ PCR في النسج النباتية (المركبات الفينولية وعديدات السكر) أو التربة من حساسية التفاعل، وقد يُعطي كشفاً سلبياً خاطئاً. ويمكن حدوث ذلك بسبب التلوث بالـدنا، وأيضاً عدم القدرة على التفريق بين الكائنات الحية وغير الحية، وبالتالي تأثيرها الحقيقي في النبات. كذلك هناك العديد من تقنيات التشخيص الجزيئي المعتمدة على الـ PCR التي يتم الحديث عنها لاحقاً.

2 – تضخيم الـدنا بدرجة حرارة ثابتة isothermal DNA amplification:

تعتمد هذه التقنية على تضخيم الـدنا بدرجة حرارة ثابتة (06-56سْ)، ولا تحتاج إلى أجهزة متخصصة مثل تقنية الـ PCR، وهي غير مكلفة، وسريعة الإنجاز (60 دقيقة)، كما أنها حساسة ومتخصصة في الكشف عن قطعة الـدنا المُستهدفة، وتُعد مناسبة للاختبارات الحقلية أو المخبرية.

3 – التبصيم الوراثي genetic fingerprinting:

تسمح بفحص المناطق العشوائية في صبغيات المُمرِضات النباتية حقيقية النواة وطلائعيات النواة أو غيرها من الكائنات الحية الأخرى بهدف تحديد سلاسل مختصة بالنوع عندما تكون الجينات المحفوظة conserved genes غير كافية لتعريف الأنواع. تُستخدم عادةً تحاليلها من أجل دراسة القرابة الوراثية لمجتمعات المُمرِضات، وتُفيد في تعريف سلاسل متخصصة تسمح بكشف المُمرِضات على مستويات تصنيفية منخفضة، وبالتفريق بين سلالات النوع الواحد والمختلفة.

4 – تهجين الـدنا DNA-hybridization :

يُعتَمَد على تهجين الدنا لكشف المُمرِضات النباتية وتمييزها، منها تقنية مقايسة الـدنا DNA array (الشكل 2)، وهي مجموعة من قليلات النوكليوتيدات oligonucleotides أو الـ cDNAs المختصة بالنوع تُعرف بالمسبارات (probes) مُثبتة على حامل صلب لتشكل رقاقة جينية، وتُهجن مع الـدنا المستهدف والموسوم، وتُستخدم عادةً في دراسة تعبير الجينات، وهي وسائل جيدة لتعريف مُمرضات النبات وتمييزها، إذ تسمح بالكشف في الوقت نفسه عن عدد كبير منها.

الشكل (2): رقاقة مقايسة الدنا لكشف المُمرِضات النباتية.

5 – تحديد التتابعات النوكليوتيدية nucleotides :sequencing

وهي من أكثر الطرائق المُستخدمة في تعريف مُمرضات النبات باستخدام بادئات عامة، ومن ثَم تحديد التتابعات النوكليوتيدية في ناتج التضخيم ومقارنته ببنوك المعلومات الوراثيةDNA databases.

6 – رِماز الدنا القضباني (الباركود) DNA barcoding:

هي طريقة تصنيفية تستخدم واسماً marker جزيئياً قصيراً من الـدنا لتعريف كائن حي ينتمي إلى نوع محدد، وسَهلت توصيف عدد من الأنواع الجديدة.

حماية النبات والأمان الحيوي:

تقع مسؤولية حماية النباتات من المُمرِضات تحت إشراف المنظمات الوطنية لوقاية النبات عن طريق مراقبة المُمرِض وتحليل مخاطر الآفة والتحري والمعالجة ومنح الشهادات الصحية للمنتجات المصدرة وتخفيف مخاطر المستوردات والمشاركة في المعلومات عن المُمرِضات والتشريعات. فهناك إجرا ات دولية للحد من إدخال أمراض النبات وانتشارها من خلال اتفاقية وقاية النبات الدولية(IPPC) Plant Protection Convention  International ، وقد وقعت عليها أكثر من 170 دولة، وشكلت شبكة عمل تحت مظلة أمانة سر اتفاقية وقاية النبات الدولية، وتعمل باستخدام معايير دولية لإجرا ات صحة النبات.

تُعد المراقبة المنتظمة للمُمرضات عنصراً أساسياً في برامج حماية النبات/الأمان الحيوي، ويجب مراقبة بعض المُمرِضات ذات الأهمية الاقتصادية بسبب إمكان استخدامها عوامل إرهاب حيوي bioterrorism agents على الرغم من عدم إدراجها على لوائح الحجر الزراعي.

لا تقتصر إدارة أمراض النبات على التشخيص والكشف المبكرين للمُمرضات النباتية، بل لابد من التدخل للحد من تطورها الوبائي لأن استقرارها يؤدي إلى زيادتها، ولابد من تحسين مقاومة النباتات للمُمرضات أو تحريض مقاومتها الذاتية، خاصة أن قدرتها على المقاومة ناجمة عن امتلاكها لصفات تنقلها الجينات عبر الأجيال. فهذه المصادر الوراثية هي المادة الأولية التي يستثمرها مربو النبات واختصاصيو التقانات الحيوية من أجل إنتاج أصناف جديدة؛ لذلك يُعد الحفاظ على المصادر الوراثية النباتية والمكروبية ضرورة في إدارة أمراض النبات. وإن تحديد تتابع النوكليوتيدات لجينوم بعض النباتات، ومن خلال المقارنة بين الأنماط الوراثية المختلفة يمكن أن يؤدي إلى تحديد مواقع جينات الصفات الكمية (quantitative trait loci (QTL المرتبطة بمقاومة المُمرِضات أو تحملها.

التربية الجزيئية molecular breeding والهندسة الوراثية genetic engineering لتحسين مقاومة النباتات للمُمرضات:

عمل الإنسان على تحسين صفة مقاومة المرض بوساطة ممارسة الاصطفا والتهجين والتطعيم لإنتاج أصناف جديدة تملك صفات مُحسنة، وتحتاج التربية التقليدية للنباتات من خلال أعمال التهجين والتهجين الرجعي إلى إدخال صفات المقاومة للأمراض وانتخاب الأبنا إلى زمن طويل. وقد ساعدت تقنية الواسمات على اصطفا النباتات المقاومة(MAS) marker-assisted selection بوساطة تحديد مؤشرات جزيئية مرتبطة بمقاومة النباتات للمُمرضات، كما أن اختلاف الـدنا بين الأنماط الوراثية يتم إظهاره كتعدد شكلي باستخدام التقاناتAFLP, RFLP, SSR SNPs،...إلخ (الشكل 3)، حيث يسمح استخدام هذه المؤشرات باصطفا غير مباشر لصفة ما من خلال ارتباطها بصفة أخرى، ما قَلل من زمن التربية ومن عدد النباتات المنتخبة، وإمكان ممارسة الاصطفا في أي مرحلة من عمر النبات واستخدام أي جز منه.

الشكل (3): تقنية اصطفا النباتات بمساعدة الواسمات.

تسمح تقنية الـدنا المأشوب(rDNA) recombinant DNA  مع غيرها من تقنيات التربية الجزيئية بنقل الجينات من كائن حي إلى آخر متجاوزةً عقبة التكاثر الجنسي. وأدى استخدام الهندسة الوراثية إلى تحريض صمت الجينات بعد النسخ post transcriptional gene silencing باستخدام تقنية تداخل الرنا RNA interference (RNAi) بوصفها وسيلة لمقاومة مُمرضات النبات الفيروسية والبكترية والفطرية، إذ تتحكم بتعبير الجينات حيث يثبط الـ RNA المضاعف السلسلة dsRNA تعبير الجينات ذات السلسلة النوكليوتيدية المتممة له.

وفي النهاية لابد من الإشارة إلى أن فهم الآليات الفيزيولوجية والجزيئية التي تحدث خلال مقاومة النباتات للمُمرضات، وفهم آلية تحريض المقاومة الجهازية المكتسبة عند النباتات المرافقة لفرط الحساسية أديا إلى استخدام جزيئات تؤدي دور محفزات في تحريض المقاومة الذاتية عند النباتات التي لا تمتلك جينات مقاومة للعديد من المُمرِضات.

التصنيف : التقانات الحيوية

النوع : التقانات الحيوية

المجلد: المجلد الثالث

رقم الصفحة ضمن المجلد : 0

آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية