علم زراعة الأنسجة:
بدأ تطوير زراعة الخلايا أو الأنسجة في نهاية القرن التاسع عشر باستخدام زراعة الأنسجة التي نمت منها الخلايا، حيث تم تطوير ألواح وقوارير متخصصة للخلايا لتنمو غالبًا على السطح مثل البلاستيك أو الزجاج، كما تم تطوير تقنيات مختلفة لاستنساخ الخلية الواحدة مما أدى إلى الوصول إلى علم وراثة الخلايا الجسدية.
تعد زراعة الخلايا مفيدة للغاية لدراسة السرطان والأمراض الأخرى وإنتاج الفيروسات، بما في ذلك تلك المستخدمة في اللقاحات مثل شلل الأطفال، كما يمكن أيضًا زراعة الأنسجة أو يمكن للخلايا تكوين أنسجة في المزرعة باستخدام دعامات مثل المواد الهلامية الإسفنجية المغمورة في وسط المزرعة، والمعروفة مجتمعة باسم الثقافة ثلاثية الأبعاد (3D)، حيث تسمح الثقافة ثلاثية الأبعاد بدراسات أكثر تعقيدًا مثل التفاعل التفاضلي بين الخلايا وتكوين الأنسجة وتنظيم الجينات الخاصة بالأنسجة واختبار الاستجابة الدوائية الدقيقة مثل الأورام.
طرق التحول الجيني:
تلعب زراعة الأنسجة دورًا مهمًا في التحول الجيني لأنواع نباتية، لأن المطلب الأول لمعظم أنظمة نقل الجينات هو التجديد الفعال للنباتات من الخلايا التي تحمل جينًا غريبًا، وبخلاف زراعة الأنسجة النباتية، فإن الطرق المختلفة لنقل الجينات ضرورية أيضًا للحصول على النباتات المعدلة وراثيًا، وباختصار يتطلب التوليد الناجح للنباتات المعدلة وراثيًا مزيجًا مما يلي:
- الجين المستنسخ مع عناصر مثل المحفزات، وتعزيز واستهداف تسلسل تعبيره التنظيمي.
- طريقة موثوقة لإيصال الدنا وتكامله المستقر في الخلايا.
- طريقة زراعة الأنسجة المناسبة لاستعادة وتجديد النباتات السليمة من الأعضاء أو الأنسجة المحولة.
تم تطوير عدد من الاستراتيجيات لتحديد وعزل واستنساخ متواليات الجينات المرغوبة من أي كائن حي تقريبًا، والخطوة التالية هي توصيل تسلسل الجينات المطلوب إلى خلايا الكائن الحي المستهدف، ويمكن تحقيق ذلك باستخدام عدد من الطرق.
التكاثر عن طريق زراعة الأنسجة:
تستخدم زراعة الأنسجة لنشر كميات كبيرة من النباتات بسرعة، حيث تعد معدلات الطفرات العالية والعادات النباتية غير المرغوب فيها من الصعوبات التي تواجه استخدام زراعة الأنسجة مقارنة بالتكاثر عن طريق العقل الطرفية والأوراق، ويمكن أن تنشأ النباتات التي تتكاثر عن طريق زراعة الأنسجة من عدة أجزاء نباتية مختلفة.
تم تطوير تقنيات لإكثار (hiemalis Begonia) من البراعم الخضرية، وأجزاء سويقات وأجزاء جذع الأزهار، إذ أن التكاثر من البراعم النباتية كثيف العمالة ويستخدم بشكل أساسي لتطوير نباتات خالية من (Xanthomonas Begoniae).
تُستخدم أعناق الأوراق من نباتات المخزون التي تنمو عند 64 درجة إلى 68 درجة فهرنهايت في أيام طويلة لتكاثر زراعة الأنسجة، حيث يتم تعقيم الأعناق وتقطيعها إلى قطع بطول 2 سم وتوضع في أنابيب اختبار يحتوي على مغذيات كبيرة وصغرى، إذ بعد تطور البراعم تنقسم الأعناق وتوضع على أجار في مجموعة ثانية من أنابيب الاختبار لتشكيل الجذور.
يتم وضع أنابيب الاختبار في بيئة تبلغ 300 درجة فهرنهايت و70 درجة فهرنهايت ويبلغ طولها في اليوم 18 ساعة، حيث تتم إزالة القطع الصغيرة ذات الجذور وعدة براعم من أنابيب الاختبار بعد 14 إلى 16 أسبوعًا وتزرع في وسط شائع الاستخدام لإنتاج البغونيا، الوقت اللازم لإنتاج نبات مزهر بعد هذا الزرع مشابه لوقت إنتاج النباتات التي يتم نشرها بواسطة قصاصات الأوراق.
يتم حصاد جذوع الزهور لزراعة الأنسجة قبل التفرع من نباتات المخزون التي تنمو عند 59 درجة فهرنهايت (ظروف الشتاء) أو 64 درجة إلى 70 درجة فهرنهايت (ظروف الصيف)، وبعد التعقيم تنقسم سيقان الزهرة إلى قطع بطول 1/12 بوصة وتوضع في أنابيب اختبار، ويمكن زرع البراعم النامية في وسط من الخث بعد 10 أسابيع، كما يمكن أن ينتج عن نبات مخزون واحد عدد كبير من النباتات لأن كل جذع زهرة قد ينتج ما يصل إلى 250 نباتًا.
زراعة الأنسجة للنباتات المقاومة للأمراض:
تعتبر زراعة الأنسجة من النباتات المقاومة للأمراض مفيدة بشكل خاص مع النباتات التي يتم تكاثرها نسليًا مثل الفراولة والتفاح والموز وقصب السكر والكسافا والبطاطس، حيث يُسهِّل إنتاج النبتة الغزيرة من نبات المِرْستيم ومزارع الأنسجة الأخرى ذات التكاثر السريع للنباتات ذات الأنماط الجينية الاستثنائية المقاومة، خاصةً في تلك المحاصيل التي لا تنتشر بسهولة بالبذور، إن الاستخدام الأكبر لزراعة الأنسجة هو إنتاج مخزونات خالية من مسببات الأمراض من النباتات القابلة للتكاثر المستنسخة.
غالبًا ما تظهر النباتات التي يتم تجديدها من المزرعة تنوع كبير أي تباينًا جسديًا، والكثير منها عديم الفائدة أو ضار، ومع ذلك قد تظهر أيضًا نباتات ذات خصائص مفيدة على سبيل المثال، عندما تم تجديد النباتات من البروتوبلاستس الورقية من صنف البطاطس المعرضة وبالمثل تم الحصول على النباتات التي تظهر مقاومة متزايدة للأمراض الناجمة عن (Cochliobolus وUstilago) من مزارع الأنسجة من قصب السكر.
