استخدامات الهندسة الوراثية في تربية المحاصيل لتحمل مبيدات الحشائش
يمكن أن تؤثر مبيدات الحشائش في النباتات من خلال تأثيرها في البلاستيدات الخضراء، أو الميتوكوندريات، أو أيض الأحماض النووية، أو تمثيل البروتين، أو خصائص الأغشية الخلوية... إلخ. ويتطلب إنتاج نباتات تتحمل مبيدات الحشائش بطريق الهندسة الوراثية - الإلمام بالأساس الجزيئي لكيفية إحداث هذه المبيدات لتأثيراتها.
ونجد في أعداد كبيرة من المبيدات الفعالة أن المبيد يؤثر على خطوة إنزيمية واحدة - من مسار حيوي معين – تلعب دورا أساسيا في أيض الخلية. فمثلاً.. نجد أن كلاً من مبيدي الحشائش Glean و Oust يؤثران في فعل الإنزيم acetolactate synthase ، أول الإنزيمات الخاصة بمسار تمثيل الأحماض الأمينية المتشعبة isoleucine و valine و leucine .
وعندما تعرف الخطوة الحيوية التي يؤثر فيها مبيد الحشائش.. فإن العمل على إنتاج نباتات مقاومة لهذا المبيد - بطرق الهندسة الوراثية - يمكن أن يتقدم بعد ذلك.
ومن الحالات التي حدث فيها تقدم في هذا المجال ما يلي:
1 - تحمل الجلايفوسیت Glyphosate :
يعد الجلايفوسيت المادة الفعالة في المبيدين Roundup و Tumbleweed المؤثرين في عدد كبير من النباتات. وتتميز هذه المادة الفعالة كذلك بسرعة امتصاص النباتات لها وبأنها مقبولة بيئيا وسريعة التحلل بواسطة كائنات التربة الدقيقة. وتتخصص هذه المادة في التأثير على إنزيم 5-enol-pyruvylshikimate-3-phosphate (EPSP) synthase وهو إنزيم رئيسي في الـ shikimate pathway ؛ حيث يلعب دوره في تمثيل الأحماض الأمينية الأروماتية، ويكون نشاطه - أساسا - في البلاستيدات الخضراء .
وفى بداية محاولات هندسة نباتات مقاومة للجلايفوسيت.. أمكن عزل سلالة خلايا من البيتونيا Petunia hybrida قادرة على تحمل هذا المركب ، وتبين أنها تحتوي على كميات كبيرة من الإنزيم EPSP ؛ بحيث ظهر تأثيره وأحدث مفعوله حتى في وجود الجلايفوسيت وتلا ذلك عزل الـ DNA المسئول عن تمثيل الإنزيم، ثم نقله إلى نباتات بيتونيا بطرق الهندسة الوراثية.
وفى محاولة أخرى أمكن عزل الجين المسئول عن تمثيل الإنزيم EPSP من Salmonella typhimurium المقاوم للجلايفوسيت ، ثم نقله – بطرق الهندسة الوراثية - إلى نباتات التبغ والطماطم والحور، وكانت النباتات الناتجة قادرة على تحمل تركيزات من الجلايفوسيت بلغت 0,84 كجم / هكتار .
2 - تحمل الفوسفينوثريسين Phosphinothricin (اختصارا PPT ):
يعد الـ PPT المادة الفعالة لمبيدي الحشائش Basta و Herbiace، وهو يثبط إنزيم glutamine synthase (اختصارًا GS)، الذي يلعب دورا هاما في تمثيل الأمونيا. وقد أمكن عزل سلالة خلايا برسيم حجازي قادرة على تحمل الـ PPT، وتبين أنها تحتوى على كميات كبيرة من الإنزيم GS وبذا .. تبين أن إنتاج كميات كبيرة من هذا الإنزيم في الخلايا النباتية يفيد في تحمل المبيد ( Walden 1988).
