زراعة شتلات زراعة الأنسجة النباتية، والمعروفة أيضًا بزراعة شتلات زراعة الأنسجة، هي طريقة لزراعة الشتلات باستخدام كائنات حية متنوعة، مثل أنسجة (مثل البشرة، والقشرة، والخلايا النخاعية، والسويداء، وغيرها) من عضو نباتي (مثل الجذور، والسيقان، وأطراف السيقان، والبراعم، والأوراق، والأزهار، والثمار، وغيرها)، والبروتوبلاست، لتوفير الظروف المناسبة للنمو والتطور، مما يُمكّنها من إنتاج نباتات كاملة. وتعتمد هذه التقنية على مبدأ تعدد القدرات التمايزية للخلايا. وفي الوقت الحاضر، أصبحت تقنية زراعة الأنسجة شكلاً هامًا من أشكال زراعة الشتلات في المصانع.

1. مزايا تقنية زراعة الأنسجة النباتية

بالمقارنة مع طرق إكثار النباتات التقليدية كالبذر والعقل، تتميز زراعة الأنسجة النباتية بالخصائص التالية : صغر حجم النبات، أي أن مساحة سطحه صغيرة نسبيًا. على سبيل المثال، يبلغ حجم النسيج الإنشائي لطرف ساق النبات 0.01-0.05 مم فقط ، مما يوفر مواد الإكثار. خاصةً عندما تكون المادة الأم محدودة ( مثل نبات واحد ممتاز ) ، يمكن لهذه الطريقة تحسين معامل الإكثار بشكل فعال. تكون بيئة نمو النبات في الحالة المثالية اللازمة لنموه وتطوره. على سبيل المثال، يمكن تنظيم العناصر الغذائية المعدنية، ومستويات هرمونات النبات، ودرجة الحرارة، والضوء، وما إلى ذلك بشكل مصطنع للوصول إلى الحالة المثالية، مما يوفر ظروفًا مواتية لنمو النباتات وتطورها. يمكن للنبات تجنب الإصابة بمسببات الأمراض الميكروبية وأضرار الحشرات، مما يساعد على نمو صحي للنباتات الجديدة. يمكن تحفيز عملية النمو الطبيعية للنبات بشكل مصطنع. يمكن للتغيرات التي لا يمكن أن تحدث في ظروف الإكثار العادية أن توفر سهولة في اختيار وتربية أصناف جديدة، وخاصة تربية نباتات الزينة.

2. تطبيق تكنولوجيا زراعة الأنسجة النباتية في البستنة

2.1 التكاثر السريع والواسع النطاق للأصناف عالية الجودة

بما أن الميزة المميزة لإكثار المحاصيل بزراعة الأنسجة هي السرعة، فإنها تُعدّ أكثر جدوى لإكثار بعض الأصناف "الشهيرة، والممتازة، والخاصة، والجديدة، والفريدة" ذات معاملات الإكثار المنخفضة التي لا يمكن إكثارها بالبذور. ولأن المادة واحدة وفريدة، فإن الحالة الوراثية ثابتة أيضًا، مما يتيح تحقيق التصغير والدقة طوال عملية الاختبار والإنتاج، مما لا يوفر الموارد البشرية والمادية فحسب، بل يُحسّن أيضًا من التحكم في تركيب وسط الزراعة، ودرجة الحرارة والرطوبة، وكثافة وجودة الضوء، ودورة الضوء، مما يسمح بإجراء الاختبار والإنتاج على مدار العام. لذلك، فإن استخدام زراعة الأنسجة في إكثار الأصناف الممتازة بسرعة وعلى نطاق واسع ينطوي على إمكانات كبيرة.

ثانياً، من خلال التكاثر السريع في المختبر، إلى جانب حقيقة أنه لا يتأثر بالظروف المناخية الإقليمية، من الممكن زراعة أصناف جديدة والحفاظ على النباتات النادرة، وتوسيع وزيادة التكاثر بمعدل أسرع بعشرات الآلاف أو حتى مئات الآلاف أو ملايين المرات من الطرق التقليدية لتوفير شتلات أكثر جودة.

علاوة على ذلك، تُساعد زراعة الأنسجة على الحفاظ على جينات الأصناف الممتازة. ففي عملية تربية الزهور، من خلال التهجين واختيار البذور، يزداد تنوع أصناف الزهور ولون الأزهار لتلبية احتياجات المزيد من الناس. إلا أنها في الوقت نفسه تُسبب بعض المشاكل. فنظرًا لصعوبة حدوث تغييرات موحدة في النسل، يكون تباين أنواع الجينات مرتفعًا للغاية. يمكن اختيار نباتات ذات جودة أعلى وتقسيمها حسب الحاجة، والحصول على نباتات مطابقة تمامًا للنبات الأم. والسبب هو أن شتلات زراعة الأنسجة تُنبت من أنسجة أو أعضاء النبات الأم، ويمكنها الحفاظ على جميع خصائص النبات الأم، بما في ذلك شكل ولون الأزهار، وشكل النباتات، ومقاومة الإجهاد.

2.2 زراعة شتلات خالية من الفيروسات

يُعدّ تطهير النباتات حاليًا أكثر أساليب زراعة الأنسجة النباتية استخدامًا وفعالية. وبما أن نباتات الزينة تُكاثَر عادةً خضريًا، كالتطعيم والتقسيم، فإنّ مسببات الأمراض تنتقل بسهولة إلى الجيل التالي عبر الجسم الخضري أو أدوات القطع أو التربة، مما يُسرّع انتشار الفيروسات وتراكمها، مما يزيد من خطورة الأمراض الفيروسية على النباتات.

وفقًا للإحصاءات ذات الصلة، يوجد ما يصل إلى 100 نوع من الفيروسات في نباتات الزينة، ويتزايد عددها عامًا بعد عام. وقد عانت العديد من نباتات الزينة من أمراض فيروسية، مما أثر بشكل كبير على قيمتها الجمالية. على سبيل المثال، تدهورت أبصال وكورمات نباتات مثل الزنابق والقرنفل بشكل كبير، وأصبحت أزهار الأوركيد صغيرة وقليلة العدد، وتشوهت أزهارها. أثرت هذه المشاكل على قيمتها الجمالية، بل وأدت إلى انقراض أنواع منها، مما حدّ من نموها إلى حد ما. وهذا أيضًا أحد الأسباب المهمة لعدم قدرة الزهور على الانتشار عالميًا. ويمكن الاستنتاج من الإنتاج طويل الأمد أن تقنية زراعة أنسجة النباتات قادرة على إزالة الفيروسات من النباتات بفعالية. ويتفاوت توزيع الفيروسات في النباتات الحساسة، ويختلف عددها باختلاف الأجزاء والأعمار. ففي المنطقة القريبة من قمة الساق، كلما اقترب الفيروس، انخفض تركيزه. نظرًا لعدم وجود حزمة وعائية في منطقة النسيج المرستيمي، لا يمكن نقل الفيروسات إلا عن طريق الاتصال من خلية إلى خلية، وهو ليس بنفس سرعة انقسام الخلايا ونموها، لذا فإن عدد الفيروسات بالقرب من نقطة نمو النبات نادر جدًا.

بناءً على الأسباب المذكورة أعلاه، عند زراعة أطراف الساق، وبهدف ضمان بقائها، كلما كان حجمها أصغر، كان ذلك أفضل. فإذا كانت كبيرة جدًا، فسيكون لذلك تأثير كبير على إزالة السموم. تختلف أحجام أطراف الساق باختلاف أنواع النباتات والفيروسات. وبشكل عام، يتراوح حجم طرف الساق بين 0.2 و0.5 مم، مع وجود بواكير ورقية واحدة أو اثنتين.

2.3 الحفاظ على موارد البلازما الجرثومية

يعتمد إنتاج الأزهار على موارد البلازما الجرثومية المتاحة. نتيجةً للكوارث الطبيعية، والتنافس بين الكائنات الحية، وتأثير الأنشطة البشرية على الطبيعة، اندثرت أو في طريقها للانقراض أعدادٌ كبيرة من أنواع النباتات على الأرض. يُعد انقراض الأنواع البيولوجية ذات السمات الوراثية الفريدة خسارةً لا رجعة فيها. من خلال زراعة الأنسجة، يُمكن الحفاظ على جميع الخصائص الوراثية للنبات الأم، مما يوفر الكثير من الموارد البشرية والمادية، ويُطيل فترة التخزين، مما يضمن عدم تحور موارد البلازما الجرثومية وضياعها.

3. اتجاه تطوير تكنولوجيا زراعة الأنسجة النباتية

كجزءٍ مهم من التكنولوجيا الحيوية الحديثة، انتقلت تقنية زراعة الأنسجة النباتية من المختبرات إلى الإنتاج التجاري، مما خلق ثروةً هائلةً للبشرية. ومع تقدم العلوم والتكنولوجيا، وخاصةً تطور علوم الحياة، ستتطور زراعة الأنسجة النباتية في الاتجاهات التالية.

3.1 تحسين المعدات الداعمة لشتلات زراعة الأنسجة

إن أتمتة وتكامل ودقة الأدوات والمعدات اللازمة لزراعة الأنسجة النباتية ستُسهّل بشكل كبير تشغيلها واستخدامها، وتُحسّن كفاءة الإنتاج. على سبيل المثال، أدى ظهور أجهزة التعقيم عالية الضغط المزودة بضبط تلقائي للتوقيت ودرجة الحرارة والضغط إلى تبسيط إجراءات التعقيم في عملية زراعة الأنسجة بشكل فعال.

3.2 تخصص وسائل الثقافة

ستكون وسائط الزراعة الجاهزة والمتخصصة والمتسلسلة مفيدةً في الترويج لتكنولوجيا زراعة الأنسجة النباتية وتطويرها تجاريًا. يُسهّل تنوع وسائط الزراعة الجاهزة للاستخدام عملية الوزن والتحضير بشكل كبير. يختار الناس وسائط زراعة جاهزة مختلفة وفقًا لاختلاف طرق الزراعة وخصائص النبات.

3.3 توحيد معايير شتلات زراعة الأنسجة

أصبحت زراعة الأنسجة النباتية مُبسَّطة، ومُشَيَّعة، ومُصْنَعة. وسيُسهِّل تبسيط عملية زراعة الأنسجة النباتية ترويجها وإنتاجها الصناعي. وسيُسرِّع تطوير تقنية المفاعلات الحيوية تسويق هذه التقنية. ومن المتوقع أن يشهد المحتوى العلمي والتكنولوجي لتقنية زراعة الأنسجة النباتية مزيدًا من التحسن في المستقبل، وأن يكون لها دورٌ أكبر في إنتاج المحاصيل البستانية.