جيرمبلازم الخضر
يعتقد بأن الثروة الوراثية للخضر تتعرض للفقدان بنسبة تتراوح بين 1 - 2 % سنويا. ويُحاول مربو النبات المحافظة على تلك الثروة بجمع الجيرمبلازم من مناطق انتشاره ونموه. كذلك يعمل المربون على تحسين مختلف الخضر من خلال برامج التربية.
وقد قدرت أعداد محاصيل الخضر في مختلف أنحاء العالم بـ 392 محصولاً مزروعا يمثلون 70 عائلة و 225 جنسا. وقد استبعد من هذا الحصر الأنواع النباتية غير المزروعة، والنباتات الدنيئة (مثل الفطريات)، ومعظم الأشجار والشجيرات الخشبية، والنباتات التي تنمو في الماء الملحي أو تُجمع منه وتمثل محاصيل الخضر التي تُستهلك منها أوراقها أو نمواتها الخضرية الحديثة 53% من إجمالي تلك الخضر، تليها الخضر الثمرية بنسبة 15 %، فالخضر التي تزرع لأجل أجزائها تحت الأرضية بنسبة 17%، وهي التي تترتب تنازليا حسبما إذا كان الجزء المستهلك منها جذورًا، أم درنات، أم ريزومات أم كورمات أم سيقانا أرضية مدادة stolons. ومن بين جميع محاصيل الخضر، فإن 67 نوعًا فقط - أو نحو 17٪ منها - هي التي حظيت باهتمام المربين في شركات إنتاج البذور بسبب قيمتها الاقتصادية العالية من حيث المساحة المزروعة والإنتاج واعتبر 52 نوعًا محصوليًّا (13 %) ثانويًّا، و 85 نوعا (22 %) نادرا (2010 da Silva Dias) .
أعداد الجينات في النباتات
إن تقديرات أعداد الجينات التي تحملها مختلف الأنواع النباتية كبيرة للغاية؛ فهي تقدر بأكثر من 25000 جين في الـ Arabidosis ، وحتى 4100 جين في الأرز، وأكثر من 45000 جين في الحور، وأكثر من 40000 جين في كل من الـ Medicago والـ Lotus. هذا .. على الرغم من أن تقديرات أعداد الجينات في أسلاف مغطاة البذور لم تكن تتعدى 12000 - 14000 جين، لكن يبدو أن الزيادة الكبيرة في أعداد الجينات حدثت جراء تضاعفات جينية صغيرة أو كبيرة حدثت بأعداد ضخمة، وتم الحفاظ عليها خلال مراحل التطور النباتي Ster وآخرون (2007 وتُشير هذه الأرقام لأعداد الجينات إلى الاحتمالات غير المحدودة لتحسين النباتات من خلال برامج التربية.
هذا.. إلا أن الاستفادة المثلى من تلك الثروة الهائلة من الجينات النباتية تتطلب المحافظة عليها من الاندثار بجمع الجيرمبلازم من مراكز التباين الوراثي والمحافظة عليه. وتعمل أجهزة متعددة - وطنية وإقليمية ودولية - على تحقيق هذا الهدف، حيث يتوفر فيها مئات الآلاف من الأصول الوراثية من مختلف الأنواع النباتية، ولعل أضخمها وأكثرها تنظيميا جهاز الجيرمبلازم النباتي الوطني بالولايات المتحدة الأمريكية.
جهاز الجيرمبلازم النباتي الوطني بالولايات المتحدة
يُدَار جهاز الجيرمبلازم النباتي الوطني National Plant Germplasm System ويُنفق عليه - أساساً - بواسطة الـ Agricultural Research Service اختصارا : ARS بوزارة الزراعة الأمريكية، ولكن مع دور جوهري في التشغيل والإنفاق لمحطات التجارب الزراعية الخاصة بالولايات، وتشمل الوظائف الأساسية للجهاز اقتناء الجيرمبلازم النباتي ذات القيمة الاقتصادية وحفظه، وتقييمه، وتوزيعه بحرية لأجل الدراسة والبحث بأي مكان من العالم.
يتكون الجهاز من الوحدات التالية :
- مجموعات الجيرمبلازم في محطات الإدخال النباتية الإقليمية Regional Plant Introduction Stations (اختصارا : RPIS) في كل من :
Ames, Iowa
Griffen, Georgia
Geneva, New York
Pullmam, Washington
2- مستودعات الجيرمبلازم - الخضري التكاثر - الوطني National Clonal Germplasm Repositories (اختصارا : NCGR) في كل من :
Brownwood, Texas
Corvallis, Oregon
Davis, California
Geneva, New York
Hilo, Hawaii
Miami, Florida/Mayaguez, Puerto Rico
Orlando, Florida
Riverside/Brawley, California
3- عديد من المواقع الأخرى التي تختص بمحاصيل مفردة ومجموعات من الأصول الوراثية.
4- مخزن البذور الوطني National Seed Storage Laboratory (اختصارا : NSSL) في For Collins بولاية كلورادو Colorado.
5- معمل خدمات الجيرمبلازم Germplasm Services Labaratory (اختصارا : GSL). يؤدى المعمل خدماته من خلال عدد من المكاتب هي :
Plant Introduction Office (PIO)
Plant Exploration Office (PEO)
Germplasm Resources Information Network (GRIN)
Database Management Unit (DBMU)
6- معمل الحجر الزراعي للجيرمبلازم النباتي Plant Germplasm Quarantine Laboratory (اختصارا NPGQL) التابع لمعهد العلوم النباتية Institute Plant Science في Beltsville بولاية (1990 Shands & White) Maryland .
الإنجازات التاريخية لاستخدامات الجيرمبلازم في تربية وتحسين محاصيل الخضر
لعب الجيرمبلازم الذي تم جمعه بمعرفة وزارة الزراعة الأمريكية دورًا تاريخيا كبيرًا في تحسين محاصيل الخضر والأمثلة على ذلك كثيرة نذكر منها ما يلى:
1 - البطيخ
تمكن Orton في عام 1911 من إنتاج صنف البطيخ Conqueror المقاوم للذبول الفيوزاري، وهو الذي استمد مقاومته من بطيخ برى (سترون citron) أفريقي غير صالح ذلك للاستهلاك.. وتبع ذلك استخدام الصنف Conqueror الذي لم يحظ بقبول لدى المزارعين بسبب عدم جودة صفاته البستانية - كمصدر في برامج تربية البطيخ لمقاومة الذبول الفيوزاري.
2- الصليبيات
أمكن إنتاج خمس سلالات تربية من الكرنب مقاومة لمرض العفن الأسود استمدت مقاومتها من صنف ياباني. كما وجدت صفة المقاومة للبياض الزغبي في Brassica sp في عدة سلالات من السويد (PI296131 ، و PI205993 و PI205994) والبرتغال (PI189028) وفرنسا ( 245015PI )، كما وجدت المقاومة لفيرس موزايك القنبيط في سلالات من الدانمرك ( PI225858 و 225860 PI ) وإيران (229747 PI).
3- البصل
اكتشف Henry Jones في عام 192 نبات عقيم الذكر من الصنف Italian Red ، هو رقم 53-13، أمكن إكثاره - حينها - بالبلابل الزهرية bulblets ليصبح أهم نبات في تاريخ تربية البصل، حيث تبين أن صفة عقمه الذكرى كانت وراثية سيتوبلازمية (Smsms)، وهي الصفة التي استخدمت في إنتاج جميع أصناف البصل الهجين في الولايات المتحدة لعدة عقود.
ومن المصادر الوراثية الأخرى الهامة التي تم اكتشافها في جيرمبلازم البصل المقاومة للتربس في الصنف الإيراني White Persian ، والمقاومة لذبابة البصل في السلالة التركية PI344251 .
4- الكنتالوب
اكتشفت المقاومة للبياض الدقيقي في أصناف هندية من الكنتالوب المستخدم في الطهي، وهي التي استخدمت في إنتاج أول صنف مقاوم للسلالة 1 من الفطر المسبب للمرض (الصنف : 50 PMR ) في عام 1932 ، وتبع ذلك إنتاج أصناف أخرى مقاومة للسلالة 2 بالإضافة إلى السلالة 1 واستمدت مقاومتها من السلالتين الهنديتين PI 124111، و 124112 PI.
5- الخيار
كانت أبكر جهود التربية في الخيار تلك التي استخدم فيها الصنف Chinese Long في إنتاج خيار مقاوم لفيرس موزايك الخيار، وذلك في عام 1926. كما اكتشفت المقاومة لنفس الفيرس - كذلك - في الصنف الياباني Tokyo Long Green ، وهما المصدران اللذان استخدمهما H. M. Munger في إنتاج أصناف محسنة مقاومة للفيرس، والتي بدأت بالصنفين Tablegreen و Marketmore.
كذلك استخدمت السلالة الهندية 197087 PI كمصدر لمقاومة كل من الأنثراكنوز والبياض الزغبي في برامج التربية لإنتاج أصناف مقاومة من الخيار.
واعتمد إنتاج أول سلالة أنثوية gynoecious من الخيار (وهي: 5-713 MSU) - في عام 1960 - على السلالة الكورية Shogoin (وهي : PI220860) التي حصل منها على صفة حمل الأزهار المؤنثة فقط.
ومن المصادر الوراثية الأخرى في الخيار السلالة اليابانية 212233 PI التي حصل منها على صفة المقاومة للبياض الدقيقي وسلالتا بورما: 200815 PI و 200818 اللتان حصل منهما على صفة المقاومة للذبول البكتيري، والسلالة الهولندية PI265887 التي حصل منها على صفة عدم مرارة الثمار وأصناف خيار الصوبات الأوروبية التي حصل منها على صفة العقد البكري للثمار.
6 - الكوسة
وُجدت مستويات جيدة للمقاومة لكل من خنفساء الكوسة وخنافس الخيار في سلالات من كل من Cucurbita pepo ، و C. moschata و C. maxima، كما وُجدت صفة المقاومة لكل من البياض الدقيقي والبياض الزغبي في السلالة الهندية PI 135893 من C. maxima والمقاومة لفيرس موزايك الخيار في السلالة التركية 176959 PI من C. pepo .
7- البسلة
وجدت المقاومة لفيرس الموزايك المحمول بالبذور في سلالتين من البسلة في عام 1971 ، كما استخدمت مقاومة السلالة الإيرانية PI140295 لفيرس الـ pea enation mosaic في إنتاج ثلاثة أصناف مقاومة للفيرس.
8- الخس
حصل على المقاومة للبياض الزغبي - ابتداء - من عدة سلالات روسية من Lactuca serriola وهي التي استخدمت في عام 1932 في إنتاج أصناف مقاومة من الخس. وكان لاستخدام السلالات الروسية - وخاصة PI91532 - والسلالة التركية 167150 PI - التي حصل عليها في عام 1949 – الفضل في إنتاج سلسلة من أصناف الخس المقاومة وتبع ذلك ظهور سلالات جديدة كثيرة من الفطر الممرض، واختيار مزيد من السلالات التي حصل منها على صفة المقاومة لتلك السلالات.
واكتشفت صفة المقاومة لفيرس موزايك الخس في ثلاث سلالات مصرية هي:PI 251246 و 251245PI و 251247 PI، وهي التي استخدمت في إنتاج أول أصناف الخس المقاومة للفيرس .
9- الفاصوليا
اكتشفت صفة المقاومة لعفن الجذور الفيوزاري في السلالة PI203958 ، وهي التي استخدمت في إنتاج أول الأصناف التجارية المقاومة للمرض في عام 1974. كذلك اكتشفت المقاومة لثلاث سلالات من الذبول البكتيري في السلالة التركية PI165078 بعد تقييم أكثر من 1500 سلالة من الفاصوليا.
ومن المصادر الوراثية الأخرى الهامة التي اكتشفت المقاومة للفحة العادية في السلالة الكولومبية PI207262، والمقاومة لكل من فيروسي الموزايك العادي والموزايك الأصفر في كل من السلالة التركية 169754PI والسلالة الإسبانية 226856 PI، والسلالة الكولومبية PI207203 ومصادر أخرى كثيرة لمقاومة كل من اللفحة الهالية وخنفساء الفاصوليا المكسيكية ونطاطات الأوراق.
ومن التطورات الهامة بالنسبة للفاصوليا اكتشاف سلالات ذات محتوى مرتفع من الحامض الأميني الضروري methionine (مثل: 180750 PI) وغيرها وأخرى على درجة عالية من الكفاءة في استخدام البوتاسيوم مثل PI177760 وغيرها).
10- الطماطم
من بين الاستخدامات المبكرة للجيرمبلازم في تربية الطماطم إدخال صفات المقاومة لكل من الذبول الفيوزاري من السلالة 79532 PIمن Solanum pimpinellifolium (وهو النوع الذي استخدم - كذلك - كمصدر للمقاومة لكل من الذبول المتبقع وعفن الرقبة واستمفللم)، والمقاومة لذبول فيرتسيلم من السلالة 128650 PI من S.peruvianum ، وكذلك المقاومة لنيماتودا تعقد الجذور من السلالة 128657 PI ، وللندوة المتأخرة من السلالة التركية PI204587 والمحتوى العالي من فيتامين جـ من السلالة 126946 PI.. وجميعها من النوع S.peruvianum .
11 - البطاطس
من بين 120 صنفًا من البطاطس أُنتجت في الولايات المتحدة خلال الفترة من 1930 الى 1970 احتوى 113 صنف منها على خلفية وراثية من اثنين أو أكثر من سلالات الجيرمبلازم. ولقد أمكن الاستفادة من الجيرمبلازم البري كمصدر لمقاومة عديد من الأمراض مثل الندوة المتأخرة من Solanum demissum وغيرها من مسببات الأمراض الفطرية والبكتيرية والفيروسية والنيماتودية، وكمصدر لعديد من صفات الجودة، مثل المحتوى المرتفع من المادة الجافة ، والبروتين وكذلك تحمل الصقيع ومختلف الظروف البيئية القاسية.
البطاطا
استخدم الجيرمبلازم البري كمصدر لمقاومة كل من العفن الأسود، والذبول الفيوزاري، وفيرس الفلين الداخلي وعفن التربة، ونيماتودا تعقد الجذور. ومن أكثر السلالات التي استخدمت كمصدر لمقاومة الذبول السلالة 153655 PI .
الجزر
استخدمت سلالات برية من الجزر كمصدر لصفة العقم الذكرى السيتوبلازمي، كما وجدت المقاومة للفحة أوراق الترناريا في السلالة اليابانية Kobuku (وهي: 261648 PI ).
السبانغ
وجدت صفة المقاومة لكل من فيرس موزايك الخيار 1 والبياض الزغبي في السلالات PI 140467 و 20026 PI و 179590 PI .
ولمزيد من التفاصيل حول الاستخدامات المبكرة للجيرمبلازم البري – الذي جمع بمعرفة وزارة الزراعة الأمريكية – في تحسين محاصيل الخضر.. يُراجع Peterson (1975) .
كذلك يتناول Hajar & Hodgkin (2007) بالشرح موضوع استخدام الأقارب البرية للأنواع المحصولية المزروعة في التربية بنقل الجينات المرغوب فيها من الأنواع البرية إليها.
