النباتات المعدلة وراثيا: التطبيق العملي. القواعد الفسيولوجية والكيميائية الحيوية لمقاومة النباتات الأعلى للكائنات الدقيقة المسببة للأمراض. طرق لزيادة مقاومة النبات للأمراض المعدية
فيما يتعلق بأية مسببات الأمراض ، تتميز حاليا مجموعة متنوعة من أنواع المقاومة. المقاومة يمكن أن تكون مطلقة - في هذه الحالة ، يقولون عن الحصانة ، عالية ، متوسطة ، ضعيفة.
يتم تحديد درجة المقاومة حسب حجم وطبيعة الآفات ، وكذلك معدل تطور المرض.
معظم النباتات تواجه بنجاح العديد من مسببات الأمراض ، مثل الفطريات والبكتيريا والفيروسات ، و myomycetes.
في الوقت الحاضر ، من المعتاد التمييز بين نوعين من المناعة - التأسيسية والتحريضية ، أو ، وفقا لفافيلوف (4) ، المورفولوجية (المنفعلة) والفسيولوجية (النشطة) ، على التوالي. أولهم يشمل جميع حالات الاستقرار المرتبطة الميزات الميكانيكية في بنية وتطوير أجهزة النبات، فضلا عن تركيب مكونات الأيض الثانوية، التي تعوق انتشار مسببات الأمراض المصنع، على سبيل المثال، لبشرة سميكة محتلم كثيفة، وحجم وشكل الثغر، لوحة الشمع الزيوت الأساسية ، والتكوين الأولي للمركبات المضادات الحيوية الموجودة في النباتات الصحية ، وما إلى ذلك (77).
وبالتالي، فإن وجود القلويات في النباتات البرية وبعض الأنواع المزروعة من الترمس يساعد على حمايتهم ضد عدد من الآفات والأمراض :. المركبات المضادة للالغذائية من البروتين وطبيعة غير البروتينية - يكتينس، العفص، جليكوسيدات، الخ، الواردة في بذور معظم البقوليات، وحاجزا طبيعيا لتطوير عدد من الأمراض والآفات.
ترجع المقاومة المستحثة إلى رد فعل المضيف استجابة لإدخال العامل الممرض. المظهر الأكثر حيوية للمقاومة النشطة هو تفاعل فرط الحساسية (UHF) - الموت السريع للخلايا المصابة ، مما يحد من انتشار مسببات الأمراض وموتها اللاحق. يمكن أن يكون التفاعل سريعًا جدًا ، والنقطة المجهرية على سطح الورقة لا تكاد تذكر. تكمن آلية الحساسية العالية في حقيقة أنه استجابة لمقدمة العامل الممرض في الخلية ، تتشكل المواد السامة لكل من العوامل الممرضة والخلايا المضيفة. السموم التي تنتجها النباتات المضيفة هي مواد ذات وزن جزيئي منخفض تسمى فيتوألكسيس. phytoalexins المعروف - Pizatin البازلاء، والفاصوليا فاصيولين لها الخ الاستقرار النشطين قد يكون نتيجة لترسب السريع لالمغلف المواد (kalleza اللجنين) على جدران الخلايا التي الممرض يحاول أن تترسخ.
تميز جودة المقاومة - في نفس النباتات توزيع الترددات مقاومة وعرضة في السكان منفصلة وأنه من السهل لتحديد وقياس، التي يوجد فيها مجموعة مستمرة من التحول من مقاومة الحساسية وليس التحولات واضحة بينهما.
بالإضافة إلى فرط الحساسية لآليات المقاومة وتشمل: تجنب المرض ، المرتبطة بانخفاض إنبات الجراثيم على سطح الأوراق. مبرر فطري ضعيف في النبات المضيف ؛ النمو البطيء للفطر في النبات المضيف بسبب وجود المواد المضادات الحيوية أو عدم وجود المغذيات لعامل الممرض في الخلايا المضيفة ؛ مقاومة التبخر ، مما تسبب في تأخيرها ؛ القدرة على التحمل التي تظهر فيها النباتات المصابة فقط تباطؤ طفيف في نمو أو تشوه الأوراق.
بالنسبة للحشرات في النباتات ، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من المقاومة: عدم وجود تفضيل - الحشرات أقل رغبة في العيش في بعض الأنماط الجينية أكثر من غيرها ؛ تضاد - تباطؤ نمو بعض الحشرات الضارة والحد من معدل تكاثرها ؛ التحمل - معارضة لتأثيرات غزو الحشرات (1).
في وصف مختلف الظواهر والأنماط الجينية المسببة للأمراض والآفات في هذه الورقة سنستمر أساسا المصطلحات المستخدمة من قبل رسل (1982) في كتابه اسعة دراسة "تربية النبات ومقاومة للآفات والأمراض" (18).
السلالة الفسيولوجية الفاسدة للممْرِض الفطري هي عبارة عن جنس يحمل الجينات التي تتغلب على مقاومة النمط الوراثي الخاص بالمضيف ، مما يجعله قابلاً للتأثر ؛ سباق عديم الفوعة غير قادر على التأثير على هذا النمط الوراثي.
السلالات الفيروسية من البكتيريا والفيروسات تسبب علامات أقوى من المرض من عديم الفوعة.
سباق عدوانية أو قوي للفطر في كثير من النواحي تعادل سلالة قاتلة من الفيروس، مما تسبب في هزيمة قاسية من المورثات المضيف أنه قادر على ضرب ولا علاقة لاستقرار Raso محددة.
ﻳﺠﺐ اﺳﺘﺨﺪام هﺬﻩ اﻟﻤﺼﻄﻠﺤﺎت ﺑﺤﺬر ، ﻷﻧﻪ ﻣﻦ ﻏﻴﺮ اﻟﻤﻤﻜﻦ ﻓﻲ ﺑﻌﺾ اﻷﺣﻴﺎن اﺧﺘﺒﺎر ﻣﺠﻤﻮﻋﺔ ﻣﺘﻨﻮﻋﺔ أو ﻣﻮاد ﺗﺮﺑﻴﺔ ﺿﺪ ﺟﻤﻴﻊ اﻟﻤﺘﻐﻴﺮات اﻟﻤﻤﺮﺿﺔ. تمت مناقشة الطبيعة الوراثية لكلا النوعين من المقاومة بمزيد من التفصيل في المقالة "
آليات استقرار النبات
12.1. فسيولوجيا الإجهاد
تسمى العوامل البيئية الضارة عوامل الإجهاد ، واستجابة الجسم للانحرافات عن القاعدة هي الإجهاد (الإجهاد). بالنسبة للنباتات التي تتميز المراحل الثلاث من الإجهاد: 1) الاستجابة للضغط النفسي الابتدائية، 2) التكيف، 3) استنزاف. يعتمد عمل الضغط على حجم العامل المدمر ومدة تأثيره ومقاومة النبات. تعتمد مقاومة النبات للضغط على مرحلة النشوء. النباتات الأكثر مقاومة التي في الراحة. النباتات الأكثر حساسية في سن مبكرة.
تشمل العمليات الأولية غير المحددة التي تحدث في الخلايا النباتية تحت تأثير أي من عوامل الإجهاد ما يلي:
1. زيادة نفاذية الغشاء ، وإزالة استقطاب الغشاء المحتملة لغشاء البلازما.
2. دخول أيونات الكالسيوم في سيتوبلازم جدران الخلايا والمقصورات داخل الخلايا (الفجوة ، والشبكة الإندوبلازمية ، والميتوكوندريا).
3. التحول من الرقم الهيدروجيني للسيتوبلازم في الجانب الحمضي.
4. تنشيط تجميع الأكتين الميكروفيلم من الهيكل الخلوي ، ونتيجة لذلك تزداد اللزوجة وتشتت الضوء في السيتوبلازم.
5. زيادة امتصاص الأوكسجين ، والنفايات اعبي التنس المحترفين ، وتطوير العمليات الجذرية الحرة.
6. زيادة محتوى حمض برولين الأميني ، الذي يمكن أن يشكل ركامًا يتصرف كغرويات محبة للماء ويساهم في الاحتفاظ بالمياه في الخلية. يمكن للبرولين أن يرتبط بجزيئات البروتين ، ويحميها من التشبع.
7. تفعيل تخليق بروتينات الإجهاد.
8. زيادة نشاط مضخة البروتون في البلازما ، وربما ، في تونوبلاست ، والذي يمنع التحولات غير المواتية في التوازن الأيوني.
9. تقوية تركيب الإثيلين وحمض الأبسيسيك ، تثبيط التقسيم والنمو ، امتصاص النشاط الخلوي والعمليات الفيزيولوجية الأخرى التي تتم في الظروف العادية.
بالإضافة إلى ذلك ، يكون لضغوطات تأثير معين على الخلايا. في الجرعات المنخفضة ، تؤدي الإجهادات المتكررة إلى تصلب الجسم ، ويساهم التصلب في الضغط الواحد في زيادة مقاومة الجسم والعوامل الضارة الأخرى.
على مستوى الكائن الحي ، تبقى جميع الآليات الخلوية للتكيف ، وتستكمل بأخرى جديدة ، مما يعكس تفاعل الأجهزة في النبات بأكمله. بادئ ذي بدء ، هذه هي علاقة تنافسية للمواد والمواد الغذائية الفسيولوجية. وهذا يسمح للنباتات في الظروف القاسية بتشكيل مثل هذا الحد الأدنى من الأعضاء المولدة التي يمكنها توفيرها مع المواد الضرورية للنضج. في ظل الظروف المعاكسة ، يتم تسريع عمليات الشيخوخة والالتفاف للأوراق السفلية ، وتستخدم منتجات التحلل المائي لمركباتها العضوية لتغذية أوراق الشباب وتشكيل الأعضاء المولدة. تستطيع النباتات استبدال الأعضاء التالفة أو المفقودة من خلال التجدد ونمو البراعم الإبطية. في جميع هذه العمليات من النمو المترابط ، تشارك أنظمة التنظيم بين الخلايا (الهرمونية ، الغذائية ، والكهربية).
في ظروف الإجهاد المطول والشديد ، تموت النباتات غير المستقرة أولاً. يتم القضاء عليهم من السكان ، ويشكل ذرية البذور نباتات أكثر مقاومة. ونتيجة لذلك ، يزداد المستوى العام للمقاومة في السكان. وهكذا ، على مستوى السكان ، يتم تنشيط الانتقاء ، مما يؤدي إلى ظهور كائنات أكثر تكيفًا وأنواعًا جديدة.
12.2. تحمل الجفاف ومقاومة الحرارة الزائدة
تأثير الجفاف يؤدي في المقام الأول إلى انخفاض في خلايا الماء الحر ، مما يؤثر على قذائف الماء من البروتينات وعمل الانزيمات. مع ذبول لفترات طويلة ، يتم تنشيط عمليات hydrolytic ، مما يؤدي إلى زيادة في محتوى البروتينات منخفضة الوزن الجزيئي والكربوهيدرات في الخلايا. تحت تأثير الجفاف في الأوراق ، تنخفض كمية الحمض النووي الريبي بسبب انخفاض في تركيبها وتفعيل ريبونكليز. في تفكك السيتوبلازم لوحظ polysom. تحدث التغييرات في الحمض النووي فقط خلال الجفاف لفترات طويلة. بسبب الانخفاض في المياه المجانية ، يزيد تركيز عصير الفاصولي. عندما يجف في النباتات التي لا تتكيف مع الجفاف ، تزيد كثافة التنفس بشكل ملحوظ ، ثم تنخفض. في النباتات المقاومة للجفاف في ظل هذه الظروف ، لا يلاحظ حدوث تغييرات كبيرة في التنفس.
في ظل ظروف نقص المياه ، يتم تثبيط انقسام الخلايا والتمديد بسرعة ، مما يؤدي إلى تكوين خلايا صغيرة وإبطاء نمو النباتات. معدل نمو الجذور في بداية الجفاف يزيد ويقل فقط مع نقص المياه لفترات طويلة في التربة. مع الجفاف في الجذور ، يتم تسريع تمايز الخلايا ، وأخذ العينات و suberinization من exoderm يحدث.
أثناء الجفاف ، إلى جانب الجفاف ، تسخن النباتات. درجات الحرارة العالية تزيد من تركيز النسغ الخلوي ونفاذية غشاء الخلية. نتيجة لإطلاق المواد المذابة في خلية النسغ ، ينخفض الضغط التناضحي بالتدريج. ومع ذلك ، في درجات الحرارة فوق 35 درجة مئوية ، يزداد الضغط التناضحي بسبب زيادة التحلل المائي للنشا والبروتينات ، مما يؤدي إلى زيادة في محتوى السكريات الأحادية ، والأحماض الأمينية والأمونيا. الأمونيا سامة لخلايا النباتات التي لا تقاوم فرط التسخين. في النباتات المقاومة للحرارة ، لوحظ زيادة في محتوى الأحماض العضوية التي تربط الأمونيا الزائدة. في إطار العمل من ارتفاع درجات الحرارة في الخلايا النباتية من الاجهاد الناجم عن تركيب بروتينات الصدمة الحرارية. في النواة ، تشكل هذه البروتينات حبيبات ، DNA مُلزمة وتعترض التعبير الجيني. بعد توقف الإجهاد ، تتفكك الحبيبات ويتم استعادة التعبير الجيني. واحد من بروتينات الصدمة الحرارية يثبت غشاء البلازما.
تزداد مقاومة الجفاف للنباتات الزراعية نتيجة لتصلب البذور الذي يتم تجفيفه ، والذي يتم تجفيفه مرة أخرى قبل الزراعة بعد نقع واحد.
12.3. مقاومة النبات لدرجات الحرارة المنخفضة
تتميز نباتات الموائل المختلفة بمقاومة غير متساوية لدرجات الحرارة المنخفضة. وهكذا ، فإن العديد من النباتات في الشمال الأقصى تتحمل التبريد حتى -60 درجة مئوية دون ضرر كبير في الشتاء ، فمعظم النباتات المحبة للحرارة من أصل جنوبي لا تتسامح مع درجات حرارة موجبة منخفضة. على سبيل المثال، يموت القطن خلال أيام في 1-3 درجة مئوية لذلك، تنقسم مقاومة النباتات لدرجة حرارة منخفضة إلى مقاومة البرد أو مقاومة النباتات ونباتات المناطق المعتدلة إلى درجات حرارة إيجابية منخفضة ومقاومة الصقيع أو القدرة على تحمل درجات الحرارة النباتات أقل من 0 درجة مئوية حرارة المحبة
في النباتات الحرارية ، في درجات حرارة منخفضة إيجابية ، يتم فقدان turgor من قبل الخلايا في الجزء الجوي ، كما تعطلت إمدادات المياه. لوحظت زيادة في تفكك البروتين وتراكم الأشكال القابلة للذوبان من النيتروجين في الأنسجة. يتغير النشاط الوظيفي للأغشية بسبب نقل الدهون من الحالة البلورية السائلة إلى حالة الهلام.
يمكن تعزيز مقاومة البرد للمحاصيل عن طريق إدخال الأسمدة البوتاسية وتصلب البذور مسبقا. يتم الاحتفاظ بالبذور المائلة للمحاصيل المحبة للحرارة (الخيار والطماطم والبطيخ ، الخ) لعدة أيام بالتناوب بعد 12 ساعة من ظروف درجات الحرارة المنخفضة (1-5 س) وأعلى (10-20 س). بنفس الطريقة يمكنك بعد ذلك تقوية الشتلات. يتم زيادة مقاومة البرد عن طريق نقع البذور في 0.25 ٪ من الحلول من العناصر النزرة أو نترات الأمونيوم.
الأسباب الرئيسية لوفاة الخلايا النباتية في درجات حرارة سلبية هي: 1) الجفاف و 2) الأضرار التي لحقت الهياكل الخلوية بسبب ضغط ميكانيكي من الجليد. يحدث الجفاف بسبب إزالة الماء من الخلايا بواسطة بلورات الثلج التي تكونت في الفراغات بين الخلايا. مع التعرض الطويل للصقيع ، تنمو بلورات الثلج إلى حجم كبير ، بالإضافة إلى ضغط الخلية ، يمكن أن يدمر plasmalemma.
في النباتات المقاومة للصقيع ، يزداد محتوى الأحماض الدهنية غير المشبعة في أغشية الخلايا. ولذلك ، فإن الانتقال الطوري للدهون الغشائية من حالة بلورية سائلة إلى هلام يحدث عند درجات حرارة سالبة. في حالة الهلام ، يتم تقليل نفاذية الأغشية بشكل حاد. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تنشيط توليف بروتينات التجميد - البروتينات المحبة للماء والأحماض الأحادية والسكريات - في النباتات المقاومة للصقيع. الماء الذي هو جزء من الأغطية الرطبة لهذه المواد لا يتجمد ولا يترك الخلايا. نوع آخر من البوليمر cryoprotectant هو hemicellulose صدر في جدار الخلية. أنها تغلف بلورات الجليد وتمنع نموها.
12.4. تحمل الملح
النباتات التي تقاوم الملوحة ، تسمى halofytes (من اليونانية. Galos - salt ، Phyton - plant). وهي تختلف عن الجليكوفيت - النباتات من الأجسام المائية غير المالحة والتربة - في عدد من السمات التشريحية والتمثيل الغذائي. في الخلايا السكرية خلال التملح ، ينقص نمو الخلايا عن طريق التمدد ، ويضطرب استقلاب النيتروجين ، وتتراكم الأمونيا السامة.
جميع الهالوفيتيس مقسمة إلى ثلاث مجموعات:
1. النباتات الملحية الحقيقية (euhalophytes) هي النباتات الأكثر مقاومة التي تتراكم كميات كبيرة من الأملاح في الفجوات. لذلك ، لديهم قوة مص كبيرة ، مما يسمح لامتصاص المياه من التربة شديدة الملوحة. بالنسبة لنباتات هذه المجموعة ، فإن سمنة الأوراق مميزة ، والتي تختفي عند نشوئها على تربة غير مالحة.
2. الهالوفيتات المنتجة للملح (crinoalophytes) ، الأملاح الممتصة ، لا تتراكم داخل الأنسجة ، ولكن يتم إزالتها من الخلايا إلى سطح الأوراق بمساعدة الغدد الإفرازية. يتم عزل الأملاح عن طريق الغدد باستخدام المضخات الأيونية ويصاحبها نقل كميات كبيرة من الماء. تتم إزالة الملح مع الأوراق المتساقطة. في بعض النباتات ، يحدث التخلص من الأملاح الزائدة دون امتصاص كميات كبيرة من الماء ، حيث يتم إطلاق الملح في فجوة ورقة رأس الخلية من الشعر ، ثم كسرها واستعادتها.
3. تنمو الهالوفيتات المالحة للملوحة (glycogalophytes) على تربة ملحية أقل. يتم الحفاظ على الضغط الاسموزي العالي في خلاياها من خلال منتجات التمثيل الضوئي ، والخلايا غير منفذة للأملاح.
يزيد تحمل الملح من النباتات بعد التصلد قبل البذور. تنقع البذور لمدة ساعة في محلول 3 ٪ من كلوريد الصوديوم ، يليه الغسيل بالماء لمدة 1.5 ساعة. هذه التقنية تزيد من مقاومة النباتات لملوحة الكلوريد. لإخماد تملح الكبريتات ، تنقع البذور خلال النهار في محلول 0.2 ٪ من كبريتات المغنيسيوم.
12.5. مقاومة نقص الأوكسجين
نقص الأوكسجين (نقص الأكسجة) يحدث أثناء تشبع التربة بالمياه بشكل مؤقت أو دائم ، مع تشبع التربة بالماء ، مع تكوين الثلج على المحاصيل الشتوية وتخزين المنتجات الزراعية. في النباتات ، التي تفتقر إلى الأكسجين جذورها باستمرار ، في سياق تطور طويل ، ظهرت تغيرات في التركيب المورفولوجي والتشريحي للأنسجة: نمو قاعدة الساق ، وتكوين نظام جذر سطحي إضافي وأنظمة تهوية الفضاء بين الخلايا الضرورية لنقل الأكسجين من الجزء الجوي من النبات إلى الجذور.
في بعض النباتات ، يتم تنشيط مسارات الفوسفات والجهاز التنفسي للهلام لحماية ضد نقص الأكسجين. في النباتات التي تقاوم نقص الأكسجين ، لا تتراكم المنتجات السامة من التسوس اللاهوائي. مع نقص الأكسجين كمستقبل الإلكترون النهائي ، فإن العمليات التكيفية هي ما يسمى بالأكسدة الذاتية الأكسجين ، والتي يتم خلالها نقل الإلكترونات إلى مواد مثل النترات ، الروابط الثنائية للمركبات غير المشبعة (الأحماض الدهنية ، الكاروتينات).
لزيادة مقاومة نقص الأكسجة ، تنقع البذور في محاليل كلوريد الكلوروكولين ، حمض النيكوتينيك أو كبريتات المنغنيز.
12.6. مقاومة الغاز
مقاومة الغاز هي قدرة النباتات على الحفاظ على نشاطها الحيوي تحت تأثير الغازات الضارة. الغازات السامة التي تدخل الأوراق ، تشكل الأحماض أو القلويات. هذا يؤدي إلى تغيير في درجة الحموضة من السيتوبلازم ، وتدمير الكلوروفيل ، وتعطيل أغشية الخلايا. لأنواع مختلفة من النباتات تتميز بمستوى آمن من تراكم الغازات السامة مدى الحياة. لذا ، فإن المصاصة والحور والقيقب هي أكثر مقاومة للكلور وثاني أكسيد الكبريت (SO 2) من الزيزفون والكستناء. النباتات التي تقاوم الملوحة وغيرها من الضغوطات ، لديها مقاومة أعلى للغاز.
يتم زيادة مقاومة الغاز من النباتات عن طريق تحسين التغذية المعدنية وإمدادات المياه ، وكذلك عن طريق تصلب البذور. إن نقع البذور في المحاليل الضعيفة لأحماض الهيدروكلوريك والكبريتيك يزيد من مقاومة النباتات للغازات الحمضية.
12.7. استقرار الراديو
هناك آثار مباشرة وغير مباشرة للإشعاع على الكائنات الحية. إن الفعل المباشر للطاقة الإشعاعية على جزيء ما يترجمها إلى حالة متحمس أو مؤين. الأضرار التي لحقت بنية الحمض النووي خطرة بشكل خاص: تمزق روابط السكر والفوسفات ، deamination من القواعد النيتروجينية ، وتشكيل dimers البيريميدين. التأثير غير المباشر للإشعاع هو تلف للجزيئات والأغشية وعضيات الخلايا ، التي تسببها منتجات إشعاع الماء. جسيم مشحون من الإشعاع ، يتفاعل مع جزيء الماء ، يسبب تأينه. أيونات الماء خلال عمر 10 - 15 - 10 -10 ثانية قادرة على تشكيل جذور حرة وفوق أكاسيد حيوية نشطة كيميائياً. يمكن لهذه العوامل المؤكسدة القوية خلال عمر 10 - 6 - 10 -5 ثانية أن تتلف الأحماض النووية ، وبروتينات الإنزيم ، والدهون الغشائية. يتم تحسين الضرر الأولي من تراكم الأخطاء في عمليات تكرار الحمض النووي ، تخليق الحمض النووي الريبي والبروتينات.
يتم تحديد مقاومة النبات للإشعاع من خلال العوامل التالية:
1. وجود مستمر لأنظمة إصلاح الحمض النووي انزيم. انهم يبحثون عن المنطقة المتضررة ، وتدميرها واستعادة سلامة جزيء الحمض النووي.
2. وجود في الخلايا من المواد - radioprotectors (مركبات سلفهيدريل ، وحمض الأسكوربيك ، الكاتلاز ، البيروكسيديز ، بوليفينول أوكسيديز). أنها القضاء على الجذور الحرة و peroxides التي تحدث أثناء التشعيع.
3. الاستعادة على مستوى الكائن الحي مكفولة في النباتات: أ) عدم التجانس بين مجموعة خلايا الانشطار ، التي تحتوي على خلايا في مراحل مختلفة من الدورة الانقسامية مع المقاومة الشعاعية غير المتكافئة ، ب) وجود خلايا نائمة في meristems القمية ، والتي تبدأ في الانقسام عندما يتوقف انقسام الخلية في meristem الرئيسي ، ج) وجود براعم نائمة ، والتي ، بعد وفاة meristem قمية ، تبدأ في العمل بنشاط واستعادة الضرر.
12.8. مقاومة النبات لمسببات الأمراض
يتم تحديد مقاومة النبات لمسببات الأمراض ، كما تم تأسيسها من قبل H. Flore في الخمسينات من القرن العشرين ، من خلال تفاعل زوج مكمل من جينات النبات المضيفة والممرض ، على التوالي ، من جين المقاومة (R) وجين العصيدة (Avr). تشير خصوصية التفاعل إلى أن منتجات التعبير عن هذه الجينات تشارك في التعرف على النباتات للممرض ، يليها تنشيط عمليات التشوير لتمكين التفاعلات الدفاعية.
يتم إنشاء منتجات التعبير لبعض الجينات R. هذه هي البروتينات وكلها تحتوي على تكرار ، غنية في الليوسين ، فضلا عن بروتين كيناز ونطاقات ملزمة النوكليوتيدات. إن مجال البروتين الذي يحتوي على تكرار غني بالليوسين مسؤول عن ربط البروتين بالبروتين ، أي أنه مسؤول عن التعرف على العامل الممرض. وتشارك مجالات ارتباط البروتين كيناز ونوكليوتيد في الفسفرة البروتين وتنظيم التعبير عن الجينات الواقية ، على التوالي.
من جانب مسببات الأمراض ، يشارك المحققون في عملية الاعتراف. هذه هي المواد التي تحفز التعبير عن الجينات الواقية في النباتات المقاومة. غلوكانازات الخضروات ، وتدمير السكريات من جدران الخلايا من الفطريات والبكتيريا ، وتحويلها إلى منخفض elicitors الوزن الجزيئي (ب مرتبطة glucan و chitosan). مجمع lipoglycoprotein هو أيضا elicitor (الجزء النشط هو الأحماض الدهنية غير المشبعة: arachidonic و eicosapentaenoic). جزء الكربوهيدرات من البروتينات السكرية المحتوية على المنان يمتلك خصائص النتروجين.
عندما يتم تدمير السكريات البكتين من جدران الخلايا النباتية بواسطة polygalacturonases من مسببات الأمراض ، يتم تشكيل المواد الخاصة (إشارات الإنذار) ، والتي تهاجر إلى الخلايا السليمة ، حيث تحفز ردود الفعل الوقائية. وتسمى هذه المواد المحكمات الدستورية أو الداخلية أو oligosaccharins. الجزء النشط هو dodeca-a-1،4-galacturonin ، ويتكون من 12 مخلوق galacturonosyl.
يتعرف النبات على المنبعين بمستقبلاته الموجودة في جدار الخلية وغشاء البلازما. تشكيل مجمع مستقبِل-المستقبِل يتضمن آليات دفاع النبات. ومع ذلك ، القامع ، انخفاض نسبة الجلوكوز بالوزن الجزيئي يفرز من الفطريات الفطرية والتنافس مع ellicitor لربط مستقبلات ، تتداخل مع تفاعلات المخصبات الفطرية مع المستقبلات. إذا كان القامع يرتبط بالمستقبل ، فإن الردود الدفاعية لا يتم تضمينها.
بالنسبة للفطريات والبكتيريا ، من المعروف أن أتباعها يرتبطون بموقع خارجي (موضعي خارج غشاء البلازما) لمستقبل البروتين الموجود في غشاء البلازما. وكنتيجة لهذا الربط ، يكون الموقع الخارجي للمستقبل أوتوفوسفوريل ويتم تغيير شكله. يتم نقل بقايا حمض الفوسفوريك إلى الجزء الداخلي من المستقبِل ، والذي يغيّر أيضًا شكله. نتيجة تفاعل المستقبِل مع المسبار هو تنشيط سلسلة نقل الإشارات لبدء تعبير الجينات الواقية. حالياً ، تُعرف 7 أنظمة تشوير: cycloadenylate و MAP-kinase (بروتين kinase المنشط mitogen) وحمض الفوسفاتيدية والكالسيوم و lipoxygenase و NADPH-oxidase (سينسيز superoxide) و NO-synthase.
في أنظمة الإشارات الخمسة الأولى ، تتوسط G-proteins بين الجزء السيتوبلازمي من المستقبل والإنزيم الأول المنشط. توجد هذه البروتينات على الجانب الداخلي من البلازمما. تتكون جزيئاتها من ثلاث وحدات فرعية: a ، b و g. في حالة الراحة ، تشكل جميع الوحدات الفرعية معقدًا ، حيث ترتبط الوحدة الفرعية بالثمانات ثنائية الغوانوز. نتيجة للتغيرات التوافقية بعد الارتباط بالمذيب ، يرتبط المستقبِل ببروتين G. في هذه الحالة ، يتم فصل ثاني فوسفات الغوانوزين من الوحدة الفرعية و يأخذ ثلاثي الفوسفات الغوانوسي مكانه. بعد ذلك ، يتم فصل الوحدة الفرعية من الوحدتين الأخريين وتلتزم بأي مستجيب ، مثل أدينيلات سيكلز. بعد ذلك ، يتم تعطيل الوحدة الفرعية a hydrolyzes guanosine triphosphate إلى danhosphate guanosine ، مفصولة عن المستجيب ، وترتبط بالوحدات الفرعية b و g. وهكذا ، تشمل G-proteins ، الملزمة للمستجيبات ، مسارات التأشير.
اعتبر باختصار كل نظام إشارة.
نظام انذار Cycloadenylate. تفاعل التفاعل مع المستقبل على غشاء البلازما يؤدي إلى تنشيط الأدينولاتات ، الذي يحفز تشكيل أحادي الفوسفات الأدينوزين (cAMP) من ATP. cAMP ينشط القنوات الأيونية ، بما في ذلك نظام إشارات الكالسيوم ، و كينازات البروتين المعتمد على cAMP. هذه الانزيمات تنشيط منظمات البروتين للتعبير عن الجينات الواقية ، phosphorylating لهم.
نظام إشارات MAP كيناز. يزداد نشاط البروتينات kinases في النباتات المعرضة للإجهاد (الضوء الأزرق ، البارد ، التجفيف ، التلف الميكانيكي ، الإجهاد الملحي) ، وكذلك المعالجة بالإثيلين ، حمض الساليسيليك أو المصاب بممرض.
في النباتات ، يعمل شلال بروتين kinase كمسار تنبيغ للإشارة. يؤدي تجليد المستحضر إلى مستقبل غشاء البلازما إلى تنشيط كيناز Kinase kinase MAP. يحفز الفسفرة من كيناز MAP كيناز السيتوبلازمي ، الذي ينشط مع الفسفرة المزدوجة من بقايا الثيرونين والتيروزين من MAP كيناز. يدخل إلى النواة ، حيث يفسر بروتينات registrription regulator.
نظام إشارات حمض الفوسفاتيديك. في الخلايا الحيوانية G ، تحت تأثير الضغط ، تقوم البروتينات بتفعيل phospholipases C و D. Phospholipase C hydrolyzes phosphatidyl inositol-4،5-bisphosphate لتكوين diacylglycerol و inositol-1،4،5-triphosphate. هذا الأخير يطلق كا 2+ من الدولة المربوطة. زيادة المحتوى من أيونات الكالسيوم يؤدي إلى تنشيط الكينازات التي تعتمد على الكالسيوم. بعد الفسفرة بواسطة كيناز محدد ، يتم تحويل ديا سيليسرول إلى حمض فوسفاتيديك ، وهو مادة إشارة في الخلايا الحيوانية. يحفز Phospholipase D مباشرة تشكيل حمض الفوسفاتيديك من الدهون (فسفاتيديل كولين ، فوسفاتيديليتانولامين) الأغشية.
في النباتات ، تقوم عوامل الإجهاد بتنشيط البروتينات G و phospholipases C و D في النباتات. لذلك ، فإن المراحل الأولية من مسار الإشارة هذا هي نفسها في الخلايا الحيوانية والنباتية. يمكن الافتراض أن حمض الفوسفاتيديك يتشكل أيضا في النباتات ، والتي يمكن تنشيط كينازات البروتين تليها الفسفرة من البروتينات ، بما في ذلك عوامل تنظيم النسخ.
نظام إشارات الكالسيوم. يؤدي التعرض للعوامل المختلفة (الضوء الأحمر ، التملح ، الجفاف ، البرد ، الصدمة الحرارية ، الإجهاد الأسموزي ، حمض الأبسيسيك ، الجبريلين ومسببات الأمراض) إلى زيادة محتوى أيونات الكالسيوم في السيتوبلازم عن طريق زيادة الواردات من البيئة الخارجية وترك المخازن داخل الخلايا (الشبكة الإندوبلازمية و فجوات).
زيادة تركيز أيونات الكالسيوم في السيتوبلازم يؤدي إلى تنشيط الكينازات المتحللة بالذوبان و الغشاء المرتبط بالكبريت. انهم يشاركون في الفسفرة من عوامل البروتين التي تنظم التعبير عن الجينات الواقية. ومع ذلك ، فقد ثبت أن الكالسيوم 2 + قادر على التأثير بشكل مباشر على مضاجع النسخ العظمي البشري ، دون تنشيط سلسلة من فسفرة البروتين. أيونات الكالسيوم تنشط أيضا phosphatases و phospholipase phosphoinositol محددة C. يعتمد تأثير تنظيم الكالسيوم على تفاعلها مع مستقبلات الكالسيوم داخل الخلايا ، بروتين الكودودين.
نظام إشارات Lipoxygenase. إن تفاعل المستحضر مع المستقبل على غشاء البلازما يؤدي إلى تنشيط phospholipase A2 الغشائي المرتبط بالغشاء ، والذي يحفز إطلاق الأحماض الدهنية غير المشبعة من غشاء البلازما من الفوسفوليبيدات ، بما في ذلك الأحماض اللينوليك واللينولينيك. هذه الأحماض هي ركائز ل lipoxygenase. يمكن أن تكون ركائز هذا الإنزيم ليست مجانية فحسب ، بل الأحماض الدهنية غير المشبعة التي تشكل الدهون الثلاثية. يزيد نشاط Lipoxygenase مع عمل المنحل ، عدوى النباتات بالفيروسات والفطريات. يعود سبب الزيادة في نشاط الليبوكسيجين إلى تحفيز تعبير الجينات المكوِّدة لهذه الإنزيمات.
تحفز lipoxygenases إضافة الأكسجين الجزيئي إلى واحدة من ذرات الكربون (9 أو 13) من رابطة الدول المستقلة ، الرابطة بينتادين الراديكالية من الأحماض الدهنية. المنتجات المتوسطة والنهائية من استقلاب الأحماض الدهنية lipoxygenase لها خصائص مبيد للجراثيم ، فطريات ويمكن تنشيط كينازات البروتين. وبالتالي ، المنتجات المتطايرة (hexenals و nonenals) سامة للكائنات الدقيقة والفطريات ، 12-hydroxy-9Z-dodecenoic acid phosphorylation تحفيز البروتين في نباتات البازلاء ، phytodienic ، أحماض jasmonic و jasmonate الميثيل ، عن طريق تنشيط البروتينات kinases ، زيادة مستوى التعبير عن الجينات الواقية.
NADP · نظام إشارات N-oxidase. في العديد من الحالات ، حفزت عدوى مسببات الأمراض إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية وموت الخلايا. فأنواع الأكسجين التفاعلية ليست سامة فقط بالنسبة للممرض وخلية النبات المضيفة المصابة ، بل هي أيضا مشتركة في نظام الإشارات. وهكذا ، ينشط بيروكسيد الهيدروجين عوامل التنظيم النسخي والتعبير عن الجينات الواقية.
لا يوجد نظام الإشارات سينسيز. في البلاعم من الحيوانات التي تقتل البكتيريا ، جنبا إلى جنب مع أشكال تفاعلية من الأكسجين ، وأكسيد النيتريك يعمل ، وتعزيز عملها المضادة للميكروبات. في أنسجة الحيوانات ، يتم تحويل L-arginine إلى citrulline و NO بواسطة عمل NO synthase. تم اكتشاف نشاط هذا الإنزيم أيضًا في النباتات ، وأثار فيروس فسيفساء التبغ زيادة في نشاطه في النباتات المقاومة ، ولكنه لم يؤثر على نشاط سينسيز NO في النباتات الحساسة. لا ، والتفاعل مع الأكسجين فائق الأكسجين ، يشكل بيروكسينيترول السامة للغاية. في تركيزات مرتفعة من أكسيد النيتريك ، يتم تنشيط جوانيليت سيكلاز ، الذي يحفز توليف أحادي الفوسفات غوانوزيس الحلقي. ينشط كينازات البروتين مباشرة أو من خلال تشكيل ADP-ribose دوري ، والذي يفتح قنوات 2+ ، وبالتالي يزيد من تركيز أيونات الكالسيوم في السيتوبلازم ، والذي يؤدي بدوره إلى تنشيط الكينازات التي تعتمد على الكالسيوم.
وبالتالي ، يوجد في الخلايا النباتية نظام منسق لمسارات الإشارات التي يمكن أن تعمل بشكل مستقل عن بعضها البعض أو معًا. ومن ميزات نظام الإشارة تضخيم الإشارة أثناء الإرسال. إن إدراج نظام إشارات استجابة لتأثيرات عوامل الإجهاد المختلفة (بما في ذلك مسببات الأمراض) يؤدي إلى تنشيط تعبير الجينات الواقية وزيادة في مقاومة النبات.
الآليات المستحثة: أ) زيادة التنفس ، ب) تراكم المواد التي توفر الاستقرار ، ج) إنشاء حواجز ميكانيكية إضافية واقية ، د) تطوير تفاعل فرط الحساسية.
مسببات الأمراض ، وكسر الحواجز السطحية والوصول إلى نظام التوصيل والخلايا النباتية ، يسبب مرض من النبات. طبيعة المرض يعتمد على مقاومة النبات. وفقا لدرجة المقاومة ، تتميز أربع فئات من النباتات: حساسة ، متسامحة ، شديدة الحساسية ومقاومة للغاية (مناعية). نحن نصفهم باختصار على مثال التفاعل بين النباتات والفيروسات.
في النباتات الحساسة ، يتم نقل الفيروس من الخلايا المصابة في البداية من خلال النبات ، وتتكاثر بشكل جيد ، ويسبب أعراض مختلفة من المرض. ومع ذلك ، توجد في النباتات الحساسة آليات وقائية تحدّ من العدوى الفيروسية. يتضح ذلك ، على سبيل المثال ، من خلال استئناف إعادة إنتاج فيروس الموزاييك التبغ في البروتوبلاست المعزولة من أوراق التبغ المصابة ، والتي انتهى فيها نمو العدوى. تتميز المناطق الخضراء الداكنة التي تتكون على الأوراق الصغيرة من النباتات الحساسة بالمرض بدرجة عالية من المقاومة للفيروسات. لا تحتوي خلايا هذه المناطق على جزيئات فيروسية تقريبًا مقارنة بالخلايا المجاورة للنسيج الأخضر الفاتح. ويرتبط انخفاض مستوى تراكم الفيروس في خلايا الأنسجة الخضراء الداكنة مع توليف المواد المضادة للفيروسات. في النباتات المتحملة ، ينتشر الفيروس في جميع أنحاء النبات ، لكنه ينتشر بشكل سيئ ولا يسبب أي أعراض. في النباتات شديدة الحساسية ، الخلايا الأولية المصابة والخلايا المجاورة نخرية ، توطين الفيروس في النخر. ويعتقد أنه في النباتات المقاومة للغاية لا يتكرر الفيروس إلا في الخلايا المصابة في البداية ، لا ينتقل عن طريق النبات ولا يسبب أعراض المرض. ومع ذلك ، تم عرض نقل المستضد الفيروسي والحمض النووي الريبي تحت الجينوم في هذه النباتات ، وعندما تم الاحتفاظ بالنباتات المصابة عند درجة حرارة منخفضة (10-15 درجة مئوية) ، تشكل النخر على الأوراق المصابة.
أكثر آليات المقاومة مدروسة من النباتات شديدة الحساسية. يشكل النخر الموضعي أحد الأعراض النمطية للاستجابة شديدة الحساسية للنباتات استجابة لآفة ممرضة. أنها تنتج من وفاة مجموعة من الخلايا في موقع إدخال الممرض. يؤدي موت الخلايا المصابة وإيجاد حاجز وقائي حول النخر إلى منع انتقال العامل المعدي عبر النبات ، إلى منع وصول المغذيات إلى العامل الممرض ، مما يؤدي إلى القضاء على مسببات الأمراض ، ويؤدي إلى تكوين إنزيمات مضادة للمثبطات ، وعناصر أيضية وإشارات تشير إلى تنشيط العمليات الوقائية في الخلايا المجاورة والبعيدة. في نهاية المطاف ، تسهم في شفاء النبات. يعود موت الخلية إلى إدراج برنامج وراثي للموت وتشكيل مركبات وجذور حرة تكون سامة لكل من الممرض والخلية نفسها.
إن التسمم الناجم عن الخلايا المصابة من النباتات شديدة الحساسية ، التي تسيطر عليها جينات العامل الممرض والنبات العائل ، هو حالة خاصة من موت الخلية المبرمج (PCD). PCD ضروري للتطور الطبيعي للجسم. وهكذا ، يحدث ، على سبيل المثال ، خلال تمايز العناصر tracheid خلال تشكيل أوعية الخشب والموت الخلوي من غطاء الجذر. تموت هذه الخلايا الطرفية حتى عندما تنمو الجذور في الماء ، أي أن موت الخلية هو جزء من تطور النبات ، وليس بسبب عمل التربة. التشابه بين PCD وموت الخلية أثناء التفاعل الشديد الحساسية هو أن هاتين العمليتين نشطتين ، كما أن محتوى أيونات الكالسيوم في السيتوبلازم يزداد أيضًا في الخلية الناخرية ، وتتشكل فقاعات الأغشية ، ويزداد نشاط deoxyribonucleases ، ويكسر DNA إلى شظايا ذات نهايات 3'OH ، ويحدث التكثيف نواة وسيتوبلازم.
بالإضافة إلى تضمين PCD ، يحدث التخصيب في الخلايا المصابة من النباتات شديدة الحساسية نتيجة لإطلاق الفينولات من الفجوة المركزية والإنزيمات المحلمنة من الليزوزومات بسبب سلامة أغشية الخلايا وزيادة نفاؤها. الحد من سلامة أغشية الخلايا بسبب بيروكسيد الدهون. يمكن أن يحدث بمشاركة الأنزيمات والطريقة غير الأنزيمية نتيجة لعمل أشكال تفاعلية من الأكسجين والجذور العضوية الحرة. وقد تبين أعلاه أنه في النباتات ذات المرض ، زاد نشاط phospholipases و lipoxygenases. تُعرف مثل هذه الأنواع من الأكسجين التفاعلي ، مثل superoxide (O 2 · -) ، perhydroxyl (BUT 2 ·) ، وهو شكل بروتوني من فائض الأكسيد ، هيدروكسيل (OH) ، جذور بيروكسيد الهيدروجين (H 2 O 2) ، أكسجين منفرد القفص (1 حوالي 2). توجد أنواع الأكسجين التفاعلية بشكل مستمر في الخلايا النباتية بكميات صغيرة ، وتشكل في عملية تفاعلات الأكسدة والاختزال. التراكم السريع جداً لأنواع الأكسجين التفاعلية قد تم عرضه لمجموعات مُمْرِضة من النباتات المختلفة وعند معالجته بمُنشطات. حدث انفجار مؤكسد أيضا عندما تعرضت لعوامل غير حيوية: الأشعة فوق البنفسجية (280-320 نانومتر) ، وارتفاع درجة الحرارة ، والإجهاد التناضحي والميكانيكي.
ويعزى أيضا اختلال سلامة أغشية الخلايا والزيادة في نفاذها إلى عمل ما يسمى بـ "البروتوبلاست القاتلة" ، الموجود في أوراق نخرية من نباتات التبغ شديدة الحساسية المصابة بفيروس التبغ أو البكتيريا. وقد ثبت أن المستخلصات المائية من الأوراق الميتة سامة لل protروتوبلاست المعزولة. في تجاربنا ، على أساس بيانات الترشيح الهلامي و كروماتوغراف التبادل الأيوني لمستخلصات الأوراق النخرية من نباتات التبغ من مجموعة Xanthi nc ، وجد أن "قاتل البروتوبلاست" هو بروتين حامضي بوزن جزيئي يبلغ حوالي 70 كيلو دالتون.
واحدة من الخصائص المميزة للنباتات شديدة الحساسية هي (المكتسبة) مقاومة للاصابة مرة أخرى مع العامل الممرض. تم اقتراح المصطلحات التالية: مقاومة النظام المكتسبة (المقاومة المكتسبة النظامية - SAR) والمقاومة المحلية المكتسبة (المقاومة المكتسبة الموضعية - LAR). ويقال LAR في الحالات التي يتم فيها الحصول على المقاومة من قبل الخلايا في المنطقة المجاورة مباشرة للنخر المحلي (مسافة حوالي 2 ملم). في هذه الحالة ، لا يتشكل النخر الثانوي على الإطلاق. تعتبر المقاومة المكتسبة نظامية إذا تطورت في خلايا النبات المريضة ، بعيدًا عن موقع الإدخال الأولي للممرض. بيانات SAR
في الآونة الأخيرة ، غالباً ما تناقش الصحافة وعلى شاشات التلفزيون قضايا متعلقة بالنباتات المحورة وراثياً والمخاطر المحتملة لتناول الأطعمة المصنوعة منها. لسوء الحظ ، في مثل هذه المناقشات ، غالباً ما تفوز العواطف ، بدلاً من المنطق العلمي. ونتيجة لذلك ، ينشأ موقف حذر تجاه النباتات المحورة وراثيا وحتى نوع من "الإرهاب البيئي" في المجتمع. عندما أرادوا في أواخر التسعينات إرسال مجموعة من الأرز المعدل جينياً من ألمانيا إلى جنوب شرق آسيا ، ذهب "الخضر" إلى اختطاف طائرة (!) ودمّروا كامل مجموعة البذور. في الصيف الماضي ، اخترق "الإرهابيون الأخضرون" نفس أراضي أحد مراكز الأبحاث في أستراليا ودمروا محاصيل القمح المعدل وراثيا ، والتي عمل الباحثون عليها لمدة 10 سنوات. وقد ألغى هذا الإجراء بحث القمح وتسبب في خسائر للمركز العلمي ، الذي يصل إلى ملايين الدولارات.
هذا ، بالطبع ، المظاهر المتطرفة. لكن كل شخص حديث يشعر بالقلق من السؤال: هل يجب أن نكون خائفين من النباتات المحورة وراثيا؟ ما الذي يجلبونه إلى العالم: فائدة أم ضرر؟ لا توجد إجابة واحدة. ومع كل حالة محددة من استخدام الكائنات المعدلة وراثيًا ، يجب التعامل معها بشكل منفصل.
ما هي المشاريع التي تشارك فيها النباتات المحورة جينيا؟
مقاومة الآفات
يمكن للآفات الحشرية في تفشي المرض أن تقتل جزءاً كبيراً من المحصول (إن لم يكن المحصول بأكمله). لمكافحتها ، وتطبيق مواد شديدة العدوانية - المبيدات (من اللاتينية. الطاعون - آفة وخبيثة والعدوى caedo - قتل). المبيدات الحشرية تدمر كل من الحشرات الضارة والمفيدة (على سبيل المثال ، النحل ، النحل ، الخنافس البرية) ، وتؤثر على سكان التربة ، وإذا ما دخلت في المسطحات المائية ، فإن المبيدات يمكن أن تسبب موت الأسماك. يعتبر استخدام المبيدات خطراً أساسياً للأشخاص العاملين في الزراعة: فهم الذين يقومون بإعداد الحلول ، والقيام بأعمال الرش ، والعمل في الحقل بينما يستمر مبيد الآفات في العمل. فقط جزء صغير من المبيدات الحشرية ، والتي في معظمها قد تحللت بالفعل ، تأتي إلى مائدتنا. من الممكن التخلص من بقايا المبيدات عن طريق غسل الخضار والفواكه أو تقشير الجلد.
لا يزال من غير الممكن التخلي عن استخدام مبيدات الآفات: فعندئذ سوف تتكاثر الآفات وتترك البشرية بدون محصول. هل من الممكن جعل النباتات المزروعة غير صالحة للأكل للحشرات؟
هذا هو المكان الذي تأتي فيه الهندسة الوراثية للنباتات إلى الإنقاذ. الحشرات ، مثل أي مخلوقات حية أخرى ، تمرض. سبب واحد من هذه الأمراض هو بكتريا تورينغن البكتيرية ( Bacillus thuringiensis). إنه يفرز مادة بروتينية سامة تعطل عملية الهضم في الحشرات (ولكن ليس في الحيوانات ذوات الدم الحار!). هذا البروتين يسمى BT-toxin (من الأحرف الأولى من الاسم اللاتيني لقضيب تورينغن). بعد ذلك ، من الضروري عزل الجين المسئول عن توليف BT-toxin ، لإدراجه في تركيب T-region الاصطناعي من DNA ، لنشر البلازميد في Escherichia coli ، بالإضافة إلى نقل البلازميد إلى agrobacterium مع المساعد البلازميدي (لاستخدام البكتريا الزراعية من أجل التعديل الوراثي للنباتات - راجع " »№11). ستغزو المنطقة T من Agrobacterium الجينوم النباتي (على سبيل المثال ، القطن). على وسط اصطناعي بالمضادات الحيوية ، يمكن اختيار الخلايا المتحولة ويمكن الحصول على النباتات المحورة وراثيا منها (الشكل 6). سيتم تركيب BT-toxin الآن في القطن ، وسيصبح مقاومًا للآفات.
آفات القطن هي قضية الساعة للمناطق الاستوائية. وهكذا ، نشبت سوسة القطن في القرنين التاسع عشر والعشرين. كانت أحد أسباب الركود الاقتصادي في الولايات المتحدة. منذ عام 1996 ، تم إدخال القطن المقاوم للحشرات المعدل وراثيا (على وجه الخصوص سوسة القطن) في الحقول. في الهند - واحدة من الدول الرائدة المنتجة للقطن - يشغل اليوم حوالي 90 ٪ من المساحة من القطن المعدل جينياً. لذلك هناك 9 فرص من أصل 10 أنك ترتدي بالفعل الجينز "المعدلة وراثيا"! بطريقة ما لم يتم ذكر ذلك في مناقشات الكائنات المعدلة وراثيًا ...
من المغري الحصول على التقنية ، وكذلك النباتات الغذائية المقاومة للآفات (على سبيل المثال ، البطاطا المقاومة لخنفساء البطاطس في كولورادو). سيسمح هذا للمزارعين بتقليل تكلفة المعالجة الميدانية بالمبيدات الحشرية بشكل كبير وزيادة المحصول. من أجل الحصول على مزيد من الأرباح ، هناك حاجة بالتأكيد إلى الكائنات المعدلة وراثيا. في بلدنا ، هناك بالفعل تصريح رسمي لاستخدام 4 أنواع من البطاطا التي تقاوم خنفساء البطاطس كولورادو: نوعين من "لدينا" ، واثنان - من أصل أجنبي. لكن هل هذه البطاطا آمنة؟
قد يسبب ظهور أي نوع جديد من البروتين (على سبيل المثال ، BT-toxin) في الأشخاص الحساسين الحساسية ، وانخفاض في المناعة العامة للأمراض ، وردود فعل أخرى. ولكن هذا التأثير يحدث مع أي تغيير في النظام الغذائي التقليدي. على سبيل المثال ، كل الظواهر نفسها حدثت ببساطة مع "مقدمة" بروتين الصويا: بالنسبة للأوروبيين ، تبين أنها مسببة للحساسية محتملة ، مناعة منخفضة. نفس الشيء سيحدث مع انتقال الناس إلى مكان جديد ، يختلف اختلافاً حاداً في تقاليد التغذية. لذا ، بالنسبة للشعوب الأصلية في الشمال الأقصى ، أو حمية الألبان أو الطعام العادي (لاحظ - لا يمكن تعديلها على الإطلاق!) يمكن أن تكون البطاطا خطرة. الفاصوليا الروسية ( Vicia faba) ، والتي تستخدم عادة في بلدنا كخضر وسامة لسكان البحر الأبيض المتوسط ، إلخ. كل هذا لا يعني أنك بحاجة للقتال في كل مكان باستخدام فول الصويا أو الحليب أو البطاطس أو الفول ، تحتاج فقط إلى أن تأخذ بعين الاعتبار رد الفعل الفردي.
وهكذا ، مع إدخال النباتات الغذائية المعدلة وراثيا ، فإن بعض الناس سيكونون حساسين تجاههم ، لكن البعض الآخر سوف يتكيف بطريقة ما. ولكن يجب أن يعرف الأشخاص الحساسون بالضبط ما هي المنتجات التي يتم إعدادها باستخدام الكائنات المعدلة وراثيًا.
من المفيد أن نعرف أنه في روسيا اليوم من الممكن استيراد واستخدام 16 نوعًا من أنواع النباتات وخطوط الإنتاج المعدلة وراثياً - معظمها مقاومة لبعض الآفات. هذا هو الذرة وفول الصويا والبطاطا والشمندر السكري والأرز. من 30 إلى 40٪ من المنتجات في السوق الحالي تحتوي بالفعل على مكونات مشتقة من الكائنات المعدلة وراثيا. ومن المفارقات أنه لا يجوز زراعة نباتات معدلة وراثيا في بلدنا.
نقول أنه في الولايات المتحدة الأمريكية - بلد ينمو 2/3 من المحصول العالمي من النباتات المعدلة وراثيا - فإن ما يصل إلى 80٪ من المنتجات تحتوي على كائنات حية محورة!
مقاومة الفيروسات
هزيمة النباتات بالفيروسات تقلل من المحصول بمعدل 30٪ (الشكل 7). بالنسبة لبعض المحاصيل ، تكون أرقام الخسائر أعلى. وهكذا ، مع rhizomania ، يتم فقدان 50-90 ٪ من محصول بنجر السكر. يصبح المحصول الجذري ضحلًا ، ويشكل العديد من الجذور الجانبية ، ويقل محتوى السكر. تم اكتشاف هذا المرض لأول مرة في عام 1952 في شمال إيطاليا ومن هناك "مسيرة منتصرة" في 1970s. انتشرت في فرنسا ، إلى شبه جزيرة البلقان ، وفي السنوات الأخيرة - إلى المناطق الجنوبية من بنجر السكر في بلادنا. لا يساعد العلاج الكيميائي ولا دوران المحاصيل في مكافحة الجذور (يستمر الفيروس في كائنات التربة لمدة 10 سنوات على الأقل!).
Rizomania هو مثال واحد فقط. مع تطور النقل ، تتحرك الفيروسات النباتية جنباً إلى جنب مع المحصول بسرعة حول الكوكب ، متخطية الحواجز الجمركية وحدود الدولة.
الطريقة الفعالة الوحيدة لمكافحة العديد من الأمراض النباتية الفيروسية هي الحصول على النباتات المعدلة وراثيا المقاومة. لزيادة المقاومة ، يتم عزل جين بروتين القفيصة من الجينوم الخاص بفيروس الممرض الجذري. إذا كان هذا الجين "مصنوع" للعمل في خلايا بنجر السكر ، فإن مقاومة "rhizomania" تزداد بشكل كبير.
هناك مشاريع أخرى تتعلق بزيادة مقاومة الفيروسات. على سبيل المثال ، يتأثر الخيار والبطيخ والبطيخ والكوسة والقرع بنفس فيروس موزاييك الخيار. بالإضافة إلى ذلك ، يشمل المضيف الطماطم والخس والجزر والكرفس والعديد من الزينة والأعشاب الضارة. لمكافحة العدوى الفيروسية أمر صعب للغاية. يتم تخزين الفيروس على النباتات المضيفة الدائمة وعلى بقايا نظام الجذر في التربة.
كما هو الحال في حالة الجذور ، ضد فيروس موزاييك الخيار ، فإن تكوين بروتين القفيصة الخاص به في الخلايا النباتية يساعد. حتى الآن ، تم الحصول على النباتات المعدلة وراثيا المقاومة للخلايا من الخيار والكوسة والبطيخ.
العمل جار لزيادة المقاومة للفيروسات الأخرى من النباتات الزراعية. ولكن حتى الآن ، باستثناء بنجر السكر ، فإن النباتات المعدلة وراثيا ليست شائعة جدا.
مقاومة مبيدات الأعشاب
في البلدان المتقدمة ، فإن تكلفة الوقود ومواد التشحيم تفضل بشكل متزايد "الإفلاس" على مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية. أحد بنود الإنفاق المهمة - المواد التي تدمر الأعشاب الضارة ( مبيدات الأعشاب). إن استخدام مبيدات الأعشاب يسمح مرة أخرى بعدم قيادة الآلات الثقيلة عبر الحقل ، فإن بنية التربة أقل اضطرابًا. تخلق طبقة من الأوراق الميتة نوعًا من المهاد ، مما يقلل من تآكل التربة ويوفر الرطوبة. اليوم ، تم تطوير مبيدات الأعشاب ، في غضون 2-3 أسابيع ، تتحلل بالكامل في التربة عن طريق الكائنات الدقيقة ، وعمليا لا تضر إما الحيوانات التي تعيش في التربة أو الملقحات الحشرات.
ومع ذلك، مبيدات الأعشاب المستمرة هناك عيب كبير: فهي لا تعمل فقط على الأعشاب الضارة ، ولكن أيضا على النباتات المزروعة. هناك بعض النجاح في إنشاء ما يسمى ب مبيدات الأعشاب الانتقائية (مثل هذا العمل ليس على جميع النباتات ، ولكن على بعض المجموعة). على سبيل المثال ، هناك مبيدات الأعشاب ضد الحشائش ثنائية الفلقة (انظر المادة على auxins ، "المحتملة" رقم 7). ولكن مع مساعدة من مبيدات الأعشاب الانتقائية فمن المستحيل تدمير جميع الأعشاب الضارة. على سبيل المثال ، سيبقى wheatgrass - عشب خبيث من عائلة الحبوب.
ثم نشأت فكرة: لجعل النباتات المزروعة مقاومة لمبيدات الأعشاب ذات الفعل المستمر! لحسن الحظ ، البكتيريا لديها جينات مسؤولة عن تدمير العديد من مبيدات الأعشاب. ببساطة زرعها في النباتات المزروعة. ثم ، بدلا من إزالة الأعشاب الثابتة والتخفيف بين الصفوف فوق الحقل ، يمكنك رش مبيدات الأعشاب. وستبقى النباتات المزروعة على قيد الحياة ، وسوف تموت الأعشاب الضارة.
هذه هي التقنيات التي تقدمها الشركات المنتجة لمبيدات الأعشاب. علاوة على ذلك ، يعتمد اختيار البذور المحورة وراثيا للنباتات المزروعة على مبيدات الأعشاب التي تقدمها الشركة في السوق. كل شركة تقوم بتطوير النباتات المعدلة وراثيا التي تقاوم مبيدات الأعشاب (ولكن ليس لمبيدات الأعشاب المنافسين!). في كل عام في العالم ، يتم نقل 3-3.5 ألف عينة جديدة من النباتات المقاومة لمبيدات الأعشاب إلى التجارب الميدانية. حتى اختبارات النباتات المقاومة للحشرات متخلفة وراء هذا المؤشر!
وتستخدم مقاومة مبيدات الأعشاب على نطاق واسع في زراعة الفصفصة (محصول العلف) ، وبذور اللفت (نباتات الزيت) ، والكتان ، والقطن ، والذرة ، والأرز ، والقمح ، وبنجر السكر ، وفول الصويا.
السؤال التقليدي: هل هو خطر أو آمن لزراعة مثل هذه النباتات؟ لا نناقش المحاصيل الصناعية (القطن والكتان) كقاعدة عامة: الإنسان لا يستخدم منتجاته في الغذاء. بطبيعة الحال ، في النباتات المحورة وراثيا ، تظهر بروتينات جديدة ، لم تكن موجودة من قبل في الغذاء البشري ، مع كل العواقب التي تلت ذلك (انظر أعلاه). لكن هناك خطر آخر خفي. والحقيقة هي أن مبيدات الأعشاب المستخدمة في الزراعة ليست مادة نقية كيميائيا ، ولكن بعض المزيج التقني. يمكن إضافة المنظفات إليها (لتحسين ترطيب الأوراق) ، والمذيبات العضوية ، والملونات الصناعية وغيرها من المواد. إذا كان محتوى مبيد الأعشاب في المنتج النهائي يخضع لرقابة صارمة ، فإن محتوى السواغات ، كقاعدة عامة ، يخضع للمراقبة الضعيفة. إذا تم التقليل من محتوى مبيد الأعشاب ، فإن محتوى السواغات لا يمكن تخمينه. هذه المواد يمكن أيضا الحصول على الزيوت النباتية والنشا وغيرها من المنتجات. في المستقبل ، يجب تطوير معايير لمحتوى هذه الشوائب "غير المتوقعة" في المنتجات النهائية.
superweeds و تسرب الجينات
التقدم في خلق النباتات المعدلة وراثيا التي تقاوم الآفات ومبيدات الأعشاب ، أثار شكًا آخر: ماذا لو أن الحشائش "تستولي على" الجينات الموجودة في جينوم النباتات المزروعة ، وتصبح مقاومة لكل شيء؟ ثم تظهر "superweed" ، والذي سيكون من المستحيل إبادة إما بمساعدة من مبيدات الأعشاب أو بمساعدة من الآفات الحشرية!
مثل هذا الرأي هو على الأقل السذاجة. وكما قلنا ، ينتج مصنعو مبيدات الأعشاب نباتات مقاومة لمبيدات الأعشاب المنتجة ، ولكن ليس لمبيدات الأعشاب المنافسين. حتى في حالة الحصول على أحد جينات المقاومة ، يمكن استخدام مبيدات أخرى لمكافحة "الأعشاب الفائقة". مقاومة الحشرات لا تحدد مقاومة أي آفات. على سبيل المثال ، ستظل الديدان الخيطية والعث قادرة على إصابة هذا النبات.
بالإضافة إلى ذلك ، يبقى من غير الواضح كيف ستحصل الأعشاب على جينات من نبات مزروع. الاحتمال الوحيد هو إذا كانت الأعشاب قريبة من المزروعة. بعد ذلك ، يمكن الحصول على حبوب لقاح التلقيح من نبات معدل وراثيا ، و "تسرب الجينات" سيحدث. هذا صحيح بشكل خاص في مناطق الزراعة القديمة ، حيث الأنواع النباتية القريبة من الثقافة لا تزال تعيش في البرية. على سبيل المثال ، من بذور اللفت المعدلة وراثيا مع حبوب اللقاح يمكن نقل جينات جديدة إلى الكولزا أو الأنواع البرية من جنس الملفوف ( الكرنب).
والأهم من ذلك أن زرع النباتات المحورة جينيا يسبب "تلوث" المواد الوراثية المحلية. لذا ، يشير الذرة إلى النباتات الملوثة بالرياح. إذا قام أحد المزارعين بزرع صنف معدّل وراثياً ، وكان جاره طبيعياً ، فمن الممكن تلقيح. يمكن للجينات من نبات معدل وراثيا "تسرب" إلى حقل مجاور.
والعكس صحيح أيضاً: يمكن تلقيم نباتات الكائنات المعدلة وراثياً باستخدام حبوب اللقاح من أصناف مشتركة ، ثم تنخفض نسبة النباتات المحورة وراثياً في الأجيال القادمة. حدث هذا ، على سبيل المثال ، في أستراليا خلال المحاولات الأولى لإدخال القطن المعدل جينيا: "اختفت مقاومة الحشرات" بسبب "التخفيف" من أصناف حبوب اللقاح العادية من الحقول المجاورة. كان علينا إلقاء نظرة فاحصة على إنتاج بذور القطن وإدخال أصناف مقاومة مرة أخرى.
في واحد pycnidus على الأصناف المقاومة ، هناك 2-2.5 مرات أقل من الجراثيم. كلما كان التنوع أكثر استقرارًا ، تكونت المستعمرات الأقل من العامل المسبب للبياض الدقيقي على ذلك ، وأبطأ عملية التبوغ وديناميكية العملية المشاشية (epiphytotic).
وتشكل أنواع مختلفة من القطن لمقاومة الذبول عددًا مختلفًا من المجهر الضوئي على الأوراق ، مما يسبب احتمالًا مختلفًا لمسببات الأمراض في التربة:
يتراكم تنوع حساس 4-6 مرات أكثر من التصلب في التربة من الأصناف المقاومة.
في الممارسة العالمية هناك أمثلة عندما أصبحت زراعة الأصناف المقاومة عاملا حاسما ليس فقط للحفاظ على المحاصيل وجودة المنتج ، ولكن أيضا للمحصول نفسه. وهكذا ، فإن الأصناف النباتية المقاومة للأمراض الفيروسية حلت مشكلة إنتاج السكر في النصف الغربي من الكرة الأرضية ، لأنه بدونها في بداية القرن العشرين ، كان عدد قصب السكر يكاد يهلك بالكامل من الفسيفساء ، وفي عشرينيات القرن العشرين ، تسببت القمة المتعرجة في الموت الهائل لمزارع بنجر السكر. في الولايات المتحدة الأمريكية ، تم إنشاء أصناف القمح المقاومة للذباب الهسي ، حشرات النشارة ؛ الذرة - إلى فراشة الذرة ، فراشة القطن. البطاطا - لامتصاص الآفات - ناقلات الفيروسات. الفصفصة - إلى البرسيم الحجازي والبازلاء ، سوسة البرسيم. يعود ما يصل إلى 10٪ من الأرباح من إنتاج المحاصيل في الولايات المتحدة إلى التقدم في التكاثر. وفقا لوزارة الزراعة الأمريكية ، فإن المردود على تطوير أصناف جديدة ذات مقاومة مرضية معقدة هو 1: 300 ، والمردود على إنشاء مبيدات آفات جديدة (دون الأخذ بعين الاعتبار القضاء على الآثار طويلة المدى لاستخدامها) هو ما يقرب من 1:10 ، أو أقل من 25-30 مرة. .
في ألمانيا ، خلقت أصناف البطاطس التي تقاوم نيماتودا البطاطس. في الوقت نفسه ، يتم تقليل عدد الأكياس القابلة للحياة في التربة خلال موسم نمو واحد بنسبة 40-60 ٪. في بلدان رابطة الدول المستقلة ، أنواع من القمح الشتوي مع زيادة مقاومة السلحفاة الضارة (Odesskaya 51 ، Orbita ، Dnepropetrovskaya) ، وأصناف من القمح الربيع مع زيادة مقاومة Hessian والذباب الربيع ، ولدت sawflies الحبوب. لقد أدى تكاثر أصناف القمح الشتوي القادرة على مقاومة ذبابة هس على مدى السنوات ال 35 الماضية إلى إزالة مشكلة حماية هذا المحصول في منطقة الأرض السوداء.
علامة على أصناف الاستدامة تستمر لخمس سنوات أو أكثر. أصناف جديدة يجري الصانعات المتوسطةقم بإجراء عدد من التغييرات في الأنظمة الزراعية البيئية:
- كغذاء للآفات
- في الوصلات المؤقتة للآفات بالنباتات ؛
- في منافذ إيكولوجية.
- في ظروف مناخية مصغرة ؛
- فيما يتعلق بالآفات في مجتمع الأنواع البيولوجية (الملوثات ، الخصوم ، المشاش ، إلخ).
لذلك ، فإن تقسيم أي نوع يرافقه تقييم شامل في التجارب التنافسية والمحلية. في الولايات المتحدة الأمريكية ، يتم إجراء تقييم أصناف البطاطا ، على سبيل المثال ، في أربعة ظروف مناخية مختلفة وفقًا لمؤشرات 15 ، بما في ذلك مقاومة الفيروسات والبكتيريا والميفوز والفيتوباجيس - الحشرات والعث.
عندما تكون الأصناف المقاومة المتزايدة هناك (كما هو الحال مع استخدام المبيدات) مشكلة ظهور أشكال مقاومة للكائنات الحية الضارة. تشير هشاشة الأصناف المكونة من واحد أو عدة خطوط ذات أساس وراثي متجانس إلى أن مقاومة الأصناف للكائنات الحية الضارة يجب ألا يتم إنشاؤها فحسب ، بل يجب الحفاظ عليها أيضًا من خلال الأساليب الزراعية في عملية زراعة هذه الكائنات.
هناك العديد من التقنيات للحفاظ على مقاومة الأصناف للآفات:
- زراعة الأصناف التي تختلف في نظم المناعة الوراثية ، وخلق الفسيفساء أو الشبكات من الأصناف المقاومة في المناطق التي تزرع فيها المحاصيل ، واستبدالها الدوري (التناوب). هذا الاتجاه في حماية النباتات يكتسب اعترافًا متزايدًا في أوروبا الغربية. في المملكة المتحدة ، منذ عام 1976 ، يتم استخدام أنماط من الأنواع المتناوبة من الشعير الربيع ، ومقاومة البياض الدقيقي ، وأصناف من القمح الشتوي ، مقاومة للصدأ. في بافاريا ، 14 نوعًا من أنواع القمح الشتوي التي تقاوم بدائل البياض الدقيقي نسبياً.
- زراعة الأصناف المتعددة. انتشر هذا الاتجاه في حماية النباتات المتكاملة في الولايات المتحدة وأوروبا. في أوروبا ، على سبيل المثال ، تنتشر أصناف من فصل الشتاء والربيع الشعير ضد البياض الدقيقي. للقيام بذلك ، استخدم 17 أصناف مع سبعة عوامل مختلفة مقاومة محددة. ونتيجة لذلك ، انخفض معدل انتشار المحاصيل ذات العفن الدقيقي بنسبة 40-60 ٪ ، كما انخفضت تكاليف استخدام مبيدات الفطريات. ويرجع تأثير مخاليط التنوع إلى انخفاض القابلية المكانية للنباتات ، وتحريض المقاومة ، مما يجعل من الصعب على الآفات التكيف مع السكان المضيفين. تسمح Varicolabs بتحقيق مبدأ التنظيم الذاتي للنظم الإيكولوجية الزراعية التي تفي بمتطلبات الاتجاه البيئي في حماية النباتات.
- زراعة الأصناف ذات المقاومة الجزئية. مثل هذه الأنواع تبطئ من معدل EF ، كثافة تكاثر الكائنات الحية والهزيمة العامة للنباتات. ونتيجة لذلك ، يتم تخفيض المستوى المتوسط لعدد الآفات وتواتر استخدام مبيدات الآفات ، خاصة ضد الخبراء الاستراتيجيين. يتم الجمع بين المقاومة للآفات في أفضل الأصناف مع مقاومة عوامل الإجهاد للبيئة الخارجية.
في سيبيريا ، تتميز الأصناف المحلية بمقاومة متزايدة للعوامل البيئية الضارة وزيادة الإنبات في الحقول والبقاء على قيد الحياة خلال موسم النمو. يجب أن يكون لأصناف سيبيريا علامات مقاومة للجفاف ومقاومة البرد وسرعة كافية. هذه الخصائص مهمة للجمع في مجموعة متنوعة مع القدرة على التكيف: القدرة على "الانتظار من عوامل الإجهاد" ، لاستعادة الأيض بسرعة بعد مرورها ، وفي الوقت نفسه ، يعتبر النمو كعملية متكاملة من أهم العوامل في تفاعل النمط الجيني إلى مجموعة من العوامل الحيوية (الكائنات الضارة) واللاحيوية (نقص الرطوبة) أو درجات حرارة منخفضة أو نقص أو فائض من المواد المعدنية).
حاليا ، يزرع على نطاق واسع نوعان من القمح الربيعي في سيبيريا: 1) البلاستيك إلى الظروف المناخية ، وخاصة إلى الجفاف ، مع إنتاجية متوسطة محتملة - Tselinnaya 20 ، Tselinnaya 60 ، Saratovskaya 29 ، Vega ، Botanical 2 و 2) نوع من النوع المكثف ، يمتلكون إنتاجية عالية محتملة ، يتم تنفيذها في ظل ظروف مناخية وزراعية مواتية (إمدادات جيدة من الرطوبة ، وتوافر العدد المطلوب من العناصر الغذائية والحماية من الآفات). وتشمل هذه: Omskaya 9، Novosibirskaya 67، Russian، Altai 81، Kantegirskaya 89. وتتراوح نسبة هذين النوعين من الأصناف في هيكل المناطق المزروعة في إقليم Altai ، على سبيل المثال ، من 40 إلى 60٪. في الظروف المناخية القاحلة من الضفة اليسرى لنهر أوب في إقليم ألتاي ، يتم توفير قدر أكبر من المقاومة لعوامل الإجهاد وعوائد أعلى من قبل الأصناف من المجموعة الأولى - Saratovskaya 29، Tselinnaya 20. Tselinnaya 60. Altayka ، وفي ظروف أكثر رطوبة في الضفة اليمنى وفي مناطق التلال - المجموعة الثانية - المرأة الروسية ، Altai 81 ، جزئيا نوفوسيبيرسك 67 ، فيغا. في السنوات التي تتمتع باحتياطي جيد من الرطوبة ، فإنها توسع في زراعة أنواع متنوعة من الأنواع المكثفة ، وتزرعها وفقًا لأفضل السلف - وهما ، باستخدام منتجات حماية النباتات إذا لزم الأمر. في الينابيع الجافة بعد شتاء ثلجي قليل ، يؤدي عدم وجود رطوبة في التربة إلى توسيع أنواع البذر في المجموعة الأولى ، خاصة بالنسبة للأسلاف غير البخارية. في ظل هذه الظروف ، تتمتع الأصناف ذات المقاومة التكيفية للضغط بمقاومة أعلى للآفات ، وخاصة تعفن الجذور ، مما يشكل زيادة في إنتاجية الحبوب مقارنة مع أنواع من النوع المكثف. يعتمد تنفيذ الأنواع المتأصلة من المقاومة والقدرة على التكيف إلى حد كبير على الأساليب الزراعية في زراعتها.
عند وضع تدابير للحفاظ على أصناف المقاومة ضد الآفات باستخدام التقنيات الزراعية ، من الضروري مراعاة التركيبة العنصرية للآفات. هذا يرجع إلى حقيقة أنه مع تقسيم الأصناف المقاومة حتى مع المقاومة العمودية ، هناك ضرر طفيف في سباقات العدوانية الفردية. على سبيل المثال ، في زراعة التنوع المقاوم للذبول في طشقند في بؤر التطور القوي للمرض (70-80 ٪) ، في السنة الأولى ، كانت هناك سلالات من الفطريات التي يمكن أن تؤثر على النباتات الفردية إلى حد كبير. من المعروف أن التجمعات الطبيعية للفطريات الممرضة وغير ذلك من الكائنات الحية الضارة غير متجانسة وتتألف من العديد من الأجناس ، والأنماط الحيوية ، وتختلف في الفوعة ، والتي ترتبط بقدرة مسببات الأمراض على البقاء والتكاثر في ظروف مواتية.
من أجل التطوير العقلاني لمجموعة من التدابير للحفاظ على أصناف المقاومة الكامنة ، يجب أن تعرف رد فعل الأصناف على التركيبة العنصرية لسكان الآفات في المنطقة ، وتصنيفها إلى أربع مجموعات:
- حصين (منيع تماما) ؛
- لحقت (مقاومة)؛
- متسامح (هاردي)؛
- عرضة.
يتم الحد من الأمراض وقمعها من خلال زراعة نوعين على الأقل مناعيات مختلفة وراثيا. من غير العملي إجراء تغيير حاد من صنف إلى آخر ، مع وجود اختلافات في المناعة بسبب خطر ظهور عوامل ممرضة مقاومة. في الوقت نفسه ، ينبغي الجمع بين استقرار الصنف مع الأساليب الزراعية التي تقمع تطور الأمراض. على سبيل المثال ، للحفاظ على أصناف مقاومة الذبول ، يتم تضمينها في تناوب المحاصيل النباتية النباتية مع الفصفصة وفقًا للمخطط: سلف الصحة النباتية لمدة عامين (الفصفصة) - الصنف المقاوم المقاوم - التنوع الدائم - محاصيل الصحة النباتية (الحبوب) - الصنف المقاوم المقاوم للتنوع *. محاصيل الصحة النباتية المدرجة في الدوران ، والحد من إمكانات المعدية الشاملة؟ مسببات الأمراض في التربة ، وغرس أصناف المقاومة ، هاردي يحفز اختيار أقل عدوانية وعنيف من الأمراض والآفات ، ومنع epiphytotics من الأمراض.
واحدة من أهم التدابير للحفاظ على أنواع المقاومة للآفات هو أيضا نظام قائم على أساس علمي من تطبيق الأسمدة ، ومواعيد الزراعة ، وإنتاج البذور. ينبغي وضع قطع البذور على تربة صحية ، إن أمكن ، في المناطق ذات النمو الضعيف للآفات ، مع مراعاة المعايير التكنولوجية المثلى. وهذا يخلق شرطا أساسيا أساسيا للمقاومة المعقدة والتحمل من النباتات للكائنات الضارة - أساس البذور الصحية ، فضلا عن الاستقرار المتأصل والتحمل من التنوع لمجموعة كاملة من الضغوطات الحيوية واللاحيوية.
مناعة النبات للأمراض المعدية هي سمة وراثية ويتم التحكم فيها وراثيا.
يمكن أن تنتج مقاومة النبات عن واحد أو عدة أزواج من الجينات. على وجه الخصوص ، أنشأت البطاطس وجود تسعة جينات من المقاومة إلى اللفحة المتأخرة ، يرمز لها بالحرف R (R 1 ، R 2 ... ، الخ). في أنواع مختلفة من القمح ، تم العثور على حوالي 20 جينة مقاومة صدأ الساق ، والتي تم ترقيمها أيضًا (Sr 1 ، Sr 2 ... ، الخ). يتم الإشارة إلى جينات مقاومة صدأ الساق من الشوفان بالحروف A و B و D و E و F ...
تنقسم الجينات التي تتحكم في المقاومة إلى oligogens ، أي الجينات التي تظهر تأثيرًا ظاهريًا قويًا ومثبطات ، أي الجينات التي لها تأثير ظاهري ضعيف. يستخدم بعض المؤلفين جينات "الجينات الرئيسية" والجينات "الثانوية" للإشارة إلى هذه المجموعات من الجينات.
هناك مقاومة monogenic ومضلع من النباتات. المقاومة الرتيبة ، وتسمى أيضا العمودي ، تعني مقاومة لسباق واحد من الممرض والقابلية للآخرين. يتم التحكم بها من قبل الجينات الرئيسية ، أو oligens. هذه المقاومة تسبب ، على وجه الخصوص ، رد فعل "فرط الحساسية". هناك نوع آخر من المقاومة المدروسة بشكل جيد - مقاومة جينية أو أفقية أو مقاومة ميدانية - يتم التحكم فيها عن طريق جينات بوليميرية. ويحدد هذا أو ذاك درجة المقاومة ويبطئ تطور المرض بعد بدايته. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للحد من درجة الإصابة بالمصنع ، المقاومة الأفقية (الجنسية) تقليل عدد حالات العدوى (المعدية) ، والشتاء في الأجزاء المريضة من النبات ، وبالتالي تأخير بداية التطور الشامل للمرض في العام المقبل.
يعتمد هذا النوع من المقاومة بقوة على الظروف الخارجية التي تحدد تطور العامل الممرض والنمط الظاهري للنبات العائل. من بينها ، لعبت دورا كبيرا من الإغاثة من منطقة زراعة النباتات ، وتكوين التربة ، وأنواع وكمية من الأسمدة ، وكثافة ووقت الزراعة ، ودرجة الحرارة ، وما إلى ذلك.
من المؤسف أن نلاحظ أن دراسة الجانب البيوكيميائي من وراثية مناعة النبات هي حاليا في المرحلة الأولية للغاية. تتعلق البيانات المتوفرة حول هذه المسألة فقط بحالات المقاومة لأوليوغينيك التي يتحكم فيها عدد صغير من الجينات. أما بالنسبة للمقاومة متعددة الجينات ، فلدى دراستها على المستوى الفيزيولوجي والكيميائي الحيوي ، لا تزال هناك مناهج منهجية خضعت لاختبارات كافية.
وقد بدأت الآن دراسة وراثية لأشكال الإنزيمات المؤكسدة المتضمنة في تفاعلات المناعة ، ويجري التحقيق في جينات المقاومة الحساسة للحرارة. ومع ذلك ، فإن هذه الدراسات لا تزال قليلة.
ويترتب على ما سبق أن دراسة الأساس الوراثي لمناعة النبات يجب أن تجذب الانتباه الأكبر للباحثين ، مما سيسمح لهم بالقيام بدور نشط في تطوير تربية النباتات القائمة على أساس بيولوجي لمقاومة الأمراض.
إذا وجدت خطأً ، فالرجاء تمييز جزء من النص والنقر عليه Ctrl + Enter.
مقالات ذات صلة
