تحسين الانتاج الحيواني والنباتي بالوراثة

تطبيقات الوراثة في تحسين الانتاج الحيواني والنباتي
أن الانسان قد استطاع أن ينتخب الحيوانات والنباتات الجيدة ذات الاهمية الاقتصادية قبل أن يعرف اسس علم الوراثة وكما انه استطاع تكثيرها والمحافظة عليها وتوصل إلى انتاج سلالات نقية الانواع كثيرة وبعد أن عرف الانسان علم الوراثة وبتقديم هذا العلم وتطوره فقد توسع في مضمار تحسين الانتاج والاستفادة من الانواع التي تحمل الطفرات الوراثية ذات الصفات الجيدة.
1- الوراثة وتحسين الانتاج الحيواني
نجح الانسان لانتاج سلالات جديدة من الحيوانات واستطاع المحافظة على نقاوتها وذلك عن طريق منعها من التزاوج بانواع اخرى اقل منها جودة وكذلك عن طريق عدم استعمال الحيوانات التي لاتحمل صفات السلالة الاصلية لغرض التناسل وتكثير الأفراد.
ومن ابرز الامثلة على ذلك ماياتي:
1- الماشية Cattle
استؤنت هذه الحيوانات التي كانت تربى أساسا لاجل الاستفادة من لحمها منذ عشرة الالف سنة مضت وفي لندن عام 1710 كان الثور الصغير يزن 168 كغم في المتوسط وفي عام 1795 وبعد الانتخاب كان وزنه اكثر من 632 كغم في المتوسط. اما الثور الغياينني Chianina bull الايطالي فهو يزن 1812 كغم ويسهل التوالد الداخلي في الماشية بالتلقيح الصناعي ولما كانت الانثى الماشية ذرية قليلة فترة حياتها الانتخابية عمليا للتوالد المستقبلي على اساس نوعية الذرية التي تنتجها. الا أن الثور يستطيع انجاب عدد ضخم من الذرية بفصل التلقيح الصناعي ويمكن تخفيف تركيز المني وخزنه في مجمدة لنوات عديدة ويضل حيا عند اسالته وتستعمل في التوالد عادة ثيران تنتج انواعا افضل من اناث الذرية وقد يحدث التوالد الداخلي خلال تلقيح عدة اجيال من الابقار بمنى من الثور نفسه.
وهناك خاصيتين للفوائد الانتخابي للماشية فقد ازداد محتوى زبد الحليب من ابقار فريزيان في هولندا بحوالي 20% في هذا القرن وثم الحصول على نوع ممتاز من ماشية اللحم سانتا جير تروديس Santa Gertrndis بالانتخاب بين سلائل نتجت من تضريب سلالتين قد يمينتين قصير القرن الانكليزي وبراهما الهندي.
وتستطيع هذه السلالة الازدهار في مناطق حارة وجافة وكذلك في مناطق حارة ورطبة وكذلك فهي منيعة ضد القراد والحشرات والافات وتنمو بشكل جيد عندما ترعى العشب.
2- الاغنام Sheep
ازداد التوالد الانتخابي في استراليا ففي حالة وزن الصوف للخروف الواحد من حوالي 203كغم في ثمانينات القرن الثامن عشر إلى 3.8 كغم في ستينات القرن التاسع عشر.
- الدواجن Poultry
ضاعف التوالد الانتخابي معدل انتاج البيض السنوي لكل دجاجة من حوالي 125 في عام 1933 إلى حوالي 256 في عام 1965.
4- السمك Fish
تربى اسماك مناطق الاستوائية انتخابيا في اليابان تربى سمكة الشبوط المزخرف او الكوى Fancy carpokoi منذ اكثر من الفي عام واصبحت تربية سمكة كوى Koi احدى الضاعات الرئيسية وكذلك احدى الهوايات اليابانية الرئيسية.
5- الكلاب Dogs
استأنس الفلاح قبل 10000 عشرة الاف سنة الكلب ومنذ ذلك الحين استولد الناس في مختلف انحاء العالم كلابها انتخابيا لاغراض متعددة. ولما كان الناس في مجموعات متباعدة عن بعضها البعض الاخر جدا كالهنود الامريكيين كان لكل مجموعة منها صنفها الخاص من الكلاب وقد ربيت الكلاب للحراسة والحماية للصيد والرعي والمرافقة وللاكل وحمل الاثقال وتنتسب الاكثر من مئة صنف المعروفة حاليا إلى النوع نفسه وتشهد على التنوع الوراثي الضخم الموجود من قبل الذي يظهر في النوع من البرية.
6- الحمام والقطط والارانب
اصبحت هذه الحيوانات هجائن كثيرة للتوالد الانتخابي.
7- الخيول Horses
تستعمل حاليا للسباقات الرياضية وكانت قديما تستعمل في الحروب والسفر والنقل ومن اهم ميزات الخيول العربية هي سرعتها وحمالها اما الخيول الاوربية فتمتاز بضخامتها وبطء حركتها وقام الأوربيين بنقل بعض الخيول العربية الاصيلة لبلادهم خلال الحروب الصليبية وثم استحداث انواع جديدة تجمع الصفات العربية للخيول الاصيلة والاوربية القوية. وقد تم الاستمرار لتطبيق قاعدة التوالد الانتخابي على الانواع الجيدة فكانت الخيول الناتجة اكبر حجما واضخم رأسا واطول ساقا واسرع عدوا من الخيول العربية والاوربية السابقة.
الوراثة وتحسين الانتاج النباتي
اعتمد الانسان في قديم الزمن عن طريق الزراعي على قطعة ارض مناسبة تنتج غلة تكفي عائلته او قد تزيد قليلا وكانوا شديدي الحرص على نجاح الانتاج والمحافظة عليه من العوامل الخارجية التي قد تصيبه بالضرر وقد استطاعو عن طريق التجربة بزرع المحاصيل بمواعيدها المناسبة وتربيتها الصالحة ولكن زيادة عدد السكان خلال السنين الطويلة وقلة المزارعين قياسا بالزيادة التي ادت لظهور مشكلة نقص المحاصيل الزراعية وعدم كفايتها للاستهلاك وذلك بسبب ارتفاع اسعارها عدة مرات وحدوث مجاعات عامة في بعض المناطق كالهند والصين وافريقيا وبعض دول امريكا اللاتينية واستخدمت في العهود الحديثة طرق طبقت فيها مفاهيم علم الوراثة لانتاج نباتات نافعة للانسان وبكميات وفيرة تكفي لسد الحاجة المتزايدة لها.
ومن بعض الامثلة لنجاح نظم التوالد المنظم والانتخاب الصناعي:
1- الذرة Maize
يعد من النباتات الذاتية الاخصاب لتكوين حبوب اللقاح في الاسدية الواقعة على النباتات وسقوطها على المياسم الموجودة اسفل منها. وطبق الانتخاب البسيط للحصول على اكواز تحوي على كمية الزيت العالية وبعد 50ميل من الانتخاب امكن زيادة نسبة الزيت من 5% إلى 15%وامكن ايضا زيادة كمية البذور في الكوز الواحد واصبحت اكثر مقاومة للحشرات والفطريات والرياح والجفاف وامراض الصدأ.
2- الحنطة Wheat
عبر تطبيق الانتخاب المستمر لاكثر من 50طن من الحنطة استطاع الحصول على محاصيل محسنة من 30-100%
فعلى سبيل المثال تم تلقيح حنطة نصف قزمية يابانية باخرى مكسيكية فحققت النتائج الاتية:-
أ- ساقا اقصر اصلب أي النمو المبكر ومقاومة الرياح.
ب- تكيف النبات لعوامل المنطقة الزراعية بصورة جيدة.
ج- المقاومة بالنسبة للاناث الزراعية تكون اكثر مقاومة.
وكما ازداد معدل انتاج الحنطة الشتوية في السويد 25% بعد ضربها باصناف تعطي محصولا عاليا.
3- الرز Rice
بواسطة الانتخاب والتهجين استطاع انتاج مايسمى بالرز العجيب Miracle rice وللصنف انديكا Indica العادي الذي ينمو في المناطق الاستوائية اوراق عريضة تظلل اوراق النباتات الاخرى وكذلك الاوراق السفلى للنبات نفسه وقد ضرب نمط من انديكا ذي اوراق وساق داكنة وقصيرة يسمى دي جيوو وجين Dee- geo- woo- gen مع نمط اخر غير لذيذ الطعم يسمى بيتا peta وانتج الانتخاب التالي الرز العجيب IR8 Marcle rice ويبلغ محصول الرز العجيب Marcle rice في المناطق الاستوائية من اربعة إلى ستة اصناف المحصول المتوسط للصنف انديكا.
4- بنجر السكر Sugar Beets
أن محتوى السكر قد زاد في بنجر السكر من 6% في عام 1818 إلى اكثر من 20% حاليا بفضل التوالد الانتخابي.
5- نباتات الزينة Ornamental Plants
توجد نباتات الزينة باصناف وفيرة انتجت بالتوالد الانتخابي.
زيوت منفعة النباتات بتعدد المجموعة الكروموسومية والاقتحام ومسببات الفطر Plant usefnlness has been increased by polyploidy introgcession and mutagenesis خلال تعدد الكر وموسومات حدث تنوع وراثي اضافي للنباتات احادية النوع وتعدد المجموعة الكروموسومية متعددة النوع والاقحام ومسببات الفطر ومن الامثلة على استعمال كل هذه الطرق لانتاج انماط جديدة من النباتات هي:-
1- تعدد المجموعة الكروموسومية احادية النوع Single- specie spolyploldy

يمكن حدوث هذا النوع من تعدد المجموعة الكروموسومية طبيعيا ويمكن أن يحفز بمسببات الفطر وتصاحب الزيادات المعتدلة عادة في عدد اطقم الكر وموسومات مثل التضاعف الثنائي او التضاعف الرباعي زيادة حجم الخلية وحجم النبات واحيانا لون الازهار اشد وتنمو هذه النباتات ابطا الا انها تكون منخفضة الخصوبة لتكوين امشاج غير متوازنة كروموسوميا.
أ- اصناف التفاح
تعد انواع التفاح حرا فينيسيني Gravenstein وبالدرينBaldwin ثلاثيات المجموعة الكروموسومية وهي تتكاثر لاجنسيا بالبراعم او التطعيم.
ب-بنجر السكر Sngar beets
يكون بنجر السكر ثلاثي المجموعة الكروموسومية غالبا في محتوى السكر ويكون مقاوما للعفن.
ج- البطيخ Water melon
ينتج تضريب من بطيخ رباعي المجموعة الكروموسومية 44 كروموسوما وبطيخ ثنائية المجموعة الكروموسومية 22 كروموسوما ثمرة ذات بذور اقل مما يكونه ثنائي المجموعة الكروموسومية وتكون هذه البذور ثلاثية المجموعة الكروموسومية 33 كروموسوما وعندما تنتج بطيخا قليل البذور او عديمها ومن الطريف أن نذكر أن احدى الشركات التي تبيع البذور ثلاثي المجموعة الكروموسومية تسمى الشركة الامريكية لبذور البطيخ عديم البذور وفي احدى السنوات الحديثة كان 15% من كل البطيخ المزروع في فورموز او الولايات المتحدة ثلاثي المجموعة الكروموسومية ويتوقع أن تزيد هذه النسبة حسب أن الاصناف ثلاثية المجموعة الكروموسومية تكون مقاومة ومبكرة للنضج.
د- البرتقال Oranges
ينتج بعض البرتقال العديم البذور عن تلقيح اناث ثنائية المجموعة الكروموسومية خليطة الاخصاب عاديا بحبوب لقاح من نبات رباعي المجموعة الكروموسومية.
و-التوليب Tulips
تكثر التوليبات ثلاثية المجموعة الكروموسومية لاجنسيا.
ز-نباتات الزينة
مثل النرجس nescissus
وبيتونيا Petunia ونجور مريم Cyclamen اصناف متعددة المجموعة الكروموسومية ذات ازهار ازهى لونا.
2- تعدد المجموعة الكروموسومية متعددة النوع Multipe- spectes ployplaidy سرت انجازات علمية عديدة للحصول على ذرية عقيمة من تضريبات بين نوعين ويمكن الحصول على الخلية الهجينة البادئة بالاخصاب اذا احبطت اليه المبيض رفض حبوب اللقاح الغريبة بالعقاقير ويحسن نمو الهجين بالزراعة خارج النبات وتدعم الخصوبة بمعاملة النبتة بالكولشيسين لمضاعفة عدد الكر وموسومات وبهذه الطريقة امكن الحصول على نسبة من النباتات الباقية الحية من هذه التضريبات المتباعدة مثل حنطة X شعير وشعير X جودار وحنطة X حشيش بري.
أ- تريتكيال Triticale
وهو نوع جديد نسبيا من نباتات الغلال تم الحصول عليه من تضريب حنطة بالجودار وهو يجمع صفة المحصول العالي للحنطة وصفة مقاومة الجفاف والمرض للجودار وتعد الحنطة مصدرا فقيرا نسبيا لحامض البنزين لتغذية الانسان لكن ترسينال ينتج 2% من الليزين اكثر من الحنطة. وبحلول عام 1973 زرع اكثر من مليون هكتار بالتريتكال في انحاء العالم المختلفة.
ب- الشليك (الغراولة) Shraw berry
ظهر الشليك الذي يزرع حاليا Fragaria grandiflova في اوربا في منتصف العقد 1700 كهجين متعدد المجموعة الكروموسومية بين انواع امريكية شمالية وجنوبية.
ج- توت لوكان Logan berry
انتج تضريب توت الارض raspberry ونبات العليق توت لوكان في كاليفورنيا في عام 1880.
3- الاقحام Introgression
تعد الحنطة متعددة المجموعة الكروموسومية متعددة الانواع قابلة للاصابة بمرض صدا الاوراق ومن الممكن تضريب نبات حشيش الماعز Aegilops goat gress المقاوم الصدا مع الحنطة واجراء عملية اقحام صناعية أي اجزاء سلسلة من التضريبات للهجين رجعيا إلى الحنطة وتكون النتيجة الحصول على حنطة تحتوي على قطع من كروموسومات goat grass التي تحمل جينات مقاومة مرض صدا الاوراق.

- احداث التطفير Mutagenesis
استعملت اشعة اكس ومسببات التطفير الكيميائية لحث التطفيرات في لبنان في نباتات محاصيل الذرة والشعير والشوفان ولقد انتج طفرات احدثت باشعة اكس في الشعير على سبيل المثال تأثيرات مفيدة مثل النضج المبكر تينا احلب ومحصولا اكبر ومع العلم أن القليل من الطفرات يكون مفيدا الا أن غربلة كائنات حية كبيرة الحجم مثل نباتات المحاصيل والحيوانات الاليفة للبحث عنها قد تكون غالبية التكلفة ومن ناحية اخرى كان انتخاب طفرات الانتاج اعلى من المضادات الحيوية او الكحول او مركبات عضوية اخرى بميكروبات مثل البكتريا او الفطريات ناجح جدا واخيرا هناك احتمال قائم باصابة النباتات الحيوانات بكائنات حية او انواع DNA تزيد منتجاتها البروتينية من منفعة العائل وتناقش هذه المعالجة الوراثية 12-27 بالنسبة للهندسة الوراثية

التكاليف والفوائد من المحاصيل المعدلة وراثيا

من الممكن ان يتمكن مهندسوا الوراثة في يوم ما من تطوير النباتات المحورة جينيا التي من شأنها أن تسمح للري والصرف، والحفظ، والهندسة الصحية، والمحافظة على أو زيادة الإنتاج في الوقت الذي تتطلب عددا أقل من المدخلات المستمدة من الوقود الحفري أقل من المحاصيل التقليدية. [22]) وهذه التطورات من شأنها أن تكون ذات أهمية خاصة في المناطق التي عادة ما تكون مناطق قاحلة وتعتمد على الري المستمر، وعلى المزارع الواسعة النطاق. و لكن الهندسة الوراثية للنباتات ثبت أنها مثيرة للجدل. العديد من القضايا التي تدور حول الأمن الغذائي، والتأثيرات البيئية قد ارتفعت عن تطبيقات المحاصيل المعدلة وراثيا. على سبيل المثال، هي الكائنات الحية المعدلة وراثيا يشكك بعض علماء البيئة والاقتصاديين عن المحاصيل المعدلة جينيا وهم معنيين بتطبيقات المحاصيل المعدلة وراثيا مثل البذور النهائية، [60][61] وهو التعديل الوراثي التي تخلق بذور عقيمة. والبذور النهائية تتعرض حاليا لمعارضة دولية قوية ويواجه جهود مستمرة للحظر العالمي.[62] مسألة خلافية أخرى هي حماية براءات الاختراع الممنوحة للشركات التي تقوم بتطوير أنواع جديدة من البذور باستخدام الهندسة الوراثية. حيث ان الشركات تملك الملكية الفكرية للبذور، ولهم القدرة على إملاء الشروط والأحكام على المنتج الذي له براءة الاختراع. حاليا، عشر شركات البذور تملك السيطرة على ثلثي المبيعات العالمية للبذور.[63] فاندانا شيفا يقول إن هذه الشركات مذنب بالقرصنة البيولوجية من خلال تسجيل براءات اختراع في الحياة واستغلال الكائنات للربح [64]. تم منع المزارعون الذين يقومون باستخدام البذور من حفظ البذور للزراعات اللاحقة، الأمر الذي يفرض على المزارعين شراء بذور جديدة في كل عام. حيث ان حفظ البذور هو ممارسة تقليدية بالنسبة لكثير من المزارعين في كلا من البلدان النامية والبلدان المتقدمة، من الناحية القانونية البذور المعدلة وراثيا تجبر المزارعين على تغيير ممارسات حفظ البذور وشراء بذور جديدة في كل عام.[55][64]

تشكل البذور المتأقلمة محليا من الموروثات الاساسية التي يمكن أن تضيع مع المحاصيل المهجنة الحالية، والمحاصيل المعدلة وراثيا. تعد البذور المتأقلمة محليا، وتدعى أيضا سلالات الأرض أو الأنواع البيئية للمحاصيل، هامة لأنها تكيفت مع مرور الوقت لمنطقة الغلاف الجوى المحددة، والتربة، وغيرها من الظروف البيئية، والنماذج الميدانية، والتفضيل العرقي للسكان الأصليين لمنطقة محددة بمجال زراعة [65]. عرض البذور التجارية للمحاصيل المعدلة وراثيا والمهجنة لمنطقة يرفع خطر تلاقح الأجناس البرية المحلية لذلك، المحاصيل المعدلة وراثيا تشكل خطرا على استدامة اجناس الأراض والتراث الاصلى للثقافات. عندما تحتوي البذور على مادة محورة جينيا، تصبح خاضعة لشروط شركة البذور التي تملك حق براءة الاختراع للمواد المحورة جينيا [66]

و هناك أيضا قلق من أن المحاصيل المعدلة وراثيا ستؤدى إلى تلقيح الاجناس مع الأنواع البرية وتغيير دائم للجينات الأصلية ؛ وهناك بالفعل ت تجمعات من النباتات البرية ذات الجينات المحورة جينيا. تدفق جينات المحاصيل المعدلة وراثيا المرتبطة بأنواع الأعشاب الضارة يمثل مصدر قلق، وكذلك تلاقح مع المحاصيل غير المحورة وراثيا. وبما أن العديد من المحاصيل المعدلة وراثيا تحصد للحصول على البذور مثل بذور اللفت فان تسرب البذور يعد مشكلة للمتطوعين في تناوب المحاصيل، فضلا عن تسرب البذور خلال عملية النقل.[67]
[عدل