رئيس قسم بحوث أمراض الشعير:  بحوث أمراض الشعير تنجح في انشاء أفضل برامج التربية المقاومة

كتب/ محمد نبيل

لقد أدى أختراع المجهر المركب في منتصف القرن السابع عشر الى فتح مجالًات جديدًة ومتنوعة في علوم الحياة حيث أدى ذلك الإختراع الى دراسة تشريح النباتات ووصف النباتات ومسببات الأمرض وإكتشاف وتعريف العديد من الكائنات الحية الدقيقة ، وعليه فأن المتخصص يجب ان يكون ملما فى مجال أمراض النباتات بطبيعة العامل الوراثى فى مسببات امراض النبات, وكيفية نشوء السلالات الفسيولوجية الجديدة فى تلك المسببات المرضية, والتى تكون أشد ضراوة وشراسة من المسبب المرض الأصلى, ويجب ايضا على الباحث فى مجال امراض النبات ان يتقن برنامج تربية النباتات للمقاومة وأستخدام التقنيات الوراثية الحديثة فى انتاج نباتات معدلة وراثيا تحتوى على جينات معينة لمقاومة مسببات مرضية معينة تصيب النباتات. حيث ان التربية لمقاومة الامراض تعد أحد الأهداف الأساسية لأنتاج أصناف جديدة لمقاومة المسببات المرضية التى يصعب مقاومتها بأى وسيلة أخرى, ومع زيادة خطورة المبيدات على الإنسان والبيئة ؛ فقد نجحت الأصناف المقاومة فى تجنب المزارعين فى جميع أنحاء العالم لخسائر أقتصادية تقدر بملايين الدولارات, بمنع ظهور بعض الأمراض كالأصداء بصورة وبائية وساعدت على ثبات الإنتاج الزراعى فى محاصيل الحبوب وجنبت العالم الكثير من المجاعات, كما وفرت جزءا كبير من تكاليف المقاومة الكيماوية, وفى عام 1905 نشر Biffen أول دراسة فى هذا المجال, وكانت عن مقاومة مرض الصدأ الأصفر فى القمح, حيث أجرى تلقيح بين صنف من القمح مقاوم وصنف أخر قابل للأصابة, ولا حظ حدوث انعزال وراثى فى الجيل الثانى بنسبة 3 قابل للاصابة : 1 مقاوم للمرض, وأستنتج Biffen ان المقاومة للمرض يتحكم فيها عامل وراثى واحد متنحى,

البرامج ربطت بين استباط الاصناف والاتجاهات الحديثة في التربية وتفعيل البصمة الوراثية

أكد الدكتور بدوى رجب حسن مهدلى رئيس قسم بحوث أمراض الشعير بمعهد أمراض النبات مركز البحوث الزراعية أن دراسة الحقائق المعروفة عن مقاومة النباتات لمسببات الأمراض ودراسة الكائنات الدقيقة المسببة لتلك الامراض النباتية أدى الى ظهور نظرية المقاومة الرأسية والمقاومة الأفقية, ويعد Van der Plank هو مؤسس هذه المدرسة, وقد ربط بين هذيين النوعين من المقاومة وبين سرعة تكاثر الطفيل وانتشار المرض فى النباتات, وايضا ظهور سلالات جديدة من الطفيل الممرض وكسر المقاومة فى النبات.

وعن المقاومة الرأسية او ما تعرف بالمقاومة البسيطه او المفرقه او البادرة او المقاومة المتخصصة السلالة قال بدوي بانها تتمتع بمجموعه من الصفات يأتي في مقدمتها
التحكم فيها جين واحد ذو تأثير رئيسى ،وهي ذات كفاءة عالية ضد سلالات معينة من المسبب المرضى ، كما أن الجين المسئول عن المقاومة يظهر تاثيره بوضوح فى التحكم فى التفاعل بين الكائن المرضى والعائل النباتى حيث يستجيب العائل عند الإصابة بالمناعة او فرط الحساسية ضد الطفيل وبالتالى يفشل الكائن الممرض فى الإصابة والتكاثر داخل العائل ، وايضا هو عرضة للفقد الفجائى عند الإصابة بالسلالات الجديدة من المسبب المرضى ، كما لا تتأثر كثيرا بالظروف البيئية ، علاوه ان المقاومة الرأسية تعمل على تثبيط تكشف الوباء المرضى فتكون واضحة فى البادرة وعلى النباتات البالغة.

اما المقاومة الأفقية او ما تعرف بالمقاومه الكمية أوالمقاومة غير المتخصصة أو الحقل أو المتجانسة أو النبات البالغ ، أشار رئيس قسم أمراض الشعير أن أهم صفات هذه المقاومة بأنها يتحكم فيها عدة جينات ذات تأثيرات صغيرة ضد الكائن الممرض, ولكنها تعمل متجمعة فى عملية المقاومة وتحتوى على جينات أخرى غير خاصة بالمقاومة ، كما أن مجموع تأثيرات هذه الجينات تعطى مقاومة أفقية ضد الكائن الممرض ، وأيضا فأن طبيعة المقاومة ترجع الى نقص معدلات تقدم المرض ودرجة الإصابة وتكاثر المسبب المرضى, عن طريق ما تقوم به هذه الجينات من تطور فى العمليات الفسيولوجية فى النبات التى تؤدى الى زيادة المواد والتركيبات التى تشكل ميكانيكية الدفاع فى النباتات ، علاوه أن كفاءة المقاومة الأفقية تكون ضد جميع سلالات المسبب المرضى ، كما تتأثر المقاومة الأفقية وتختلف بواسطة الظروف البيئية المختلفة ، كما لا تتأثر بالتغيرات فى جينات الشدة المرضية ( الضراوة) التى يحملها المسبب المرضى ، كما تعمل على بطء تقدم الوباء فى حالة ظهوره ، وايضا تظهر المقاومة فى طور البادرة ولكنها تزيد فى مرحلة الطور البالغ ومع تقدم النبات فى العمر, فقد تظهر أعراض الإصابة على النبات ولكن دون أن يتأثر المحصول من تلك الأصابة .

أما المقاومة الظاهرة فهي المقاومه المعروفة بأنها قابلة للإصابة ؛ ويرجع ذلك
لسببين أما بسبب الهروب من المرض أو نتيجه لتحمل المرض ، فيحدث السبب الاول عندما توجد مقاومة فى النباتات القابلة للأصابة, وذلك بسبب ان الثلاثة عوامل الضرورية لحدوث المرض ( عائل قابل للاصابة – كائن ممرض – ظروف بيئية ملائمة ) لا تتزامن وتتفاعل فى الوقت المفضل أو لدورة كاملة, يمكن للنباتات ان تهرب من المرض بسبب سرعة إنبات بذورها وقبل ان تصبح الحراة ملائمة للكائن الممرض ليهاجمها, وبعض النباتات تهرب من المرض بسبب أنها تكون قابلة للأصابة بالكائن الممرض وهى فى طور معين فقط ( فى طور البادرة – وقت التزهير او عقد الثمار – فى طور النضج ) وبالتالى إذا كان الكائن الممرض غير موجوداً أوغير نشيطاً فى ذلك الوقت المعين فإن مثل هذه النباتات تتجنب الأصابة, ويمكن أن تهرب النباتات أيضا من المرض بسبب المسافات بين النباتات فى الحقل أو المسافة بين الحقول وعدد النباتات فى الحقل, أو تكون النباتات مزروعة ومتداخلة مع أنواع أخرى من النباتات غير قابلة للأصابة بالكائن الممرض وفى هذة الحالة فإن كمية اللقاح التى تصل الى النباتات القابلة للإصابة تكون اقل.
ويلاحظ أن العوامل التى تؤثر على الكائن الممرض تسمح لبعض النباتات بالهروب من الإصابة بالمرض مثل عدم القدرة على الانتشار, بسب قلة الرياح أو غياب الأمطار أو الحشرات ، او
عدم القدرة على التكاثر, بسبب تحطيم أو إضعاف الكائن الممرض بواسطة الكائنات الطبيعية المضادة أو فرط الحساسية ، اوغياب الكائن الممرض أو فى حالة ضعف القدرة المرضية فى الوقت الذى يكون فية النبات فى طور الأصابة ، كما أن درجة الحراة تحدد الإنتشار الجغرافى لمعظم الكائنات الممرضة حسب إحتياجتها الحرارية, والنباتات التى تنمو خارج هذا المجال من درجات الحرارة فإنها تهرب من الأصابة ، وكذا فأن إنخفاض الرطوبة النسبية هو أكثر الأسباب التى تسبب فى هروب النباتات من الإصابة بالمرض نتيجة قلة سقوط الأمطار او قلة الندى.
أما تحمل المرض فهو مقدرة النباتات على إنتاج محصول جيد حتى عند إصابتها بالكائن الممرض, ينتح التحمل للمرض بسبب صفات وراثية خاصة فى النبات العائل فيظهر علية قليل من الأضرار من جراء الأصابة.

وعن تربية النباتات للمقاومة قال بدوي بإن الأصناف المقاومة فى مقاومة أمراض النبات قد عرفت مع بداية القرن العشرين, وقد ساعد التقدم فى علم الوراثة على تقليل الخسائر الناتجة عن أمراض النبات بإنتاج أصناف مقاومة بدلاً من الأصناف القابلة للاصابة.

وتابع بدوي بأن تربية النباتات تجري لتطوير الأصناف عالية الإنتاج وذات صفات محصولية مرغوبة مثل تحسين إنتاجية محاصيل الحبوب ( إرتفاع النبات- طول السنبلة – وزن السنبلة- عدد حبوب السنبلة- وزن 1000 حبة- عدد الأشطاء فى النبات ), عندما تصبح هذه الأصناف قد تم تطويرها تختبر مقاومتها ضد أهم الكائنات الممرضة الموجودة فى المنطقة حيث منشأ الصنف وحيث المكان المتوقع ان يزرع فية الصنف, إذا كان الصنف مقاوم لهذه الكائنات الممرضة فيمكن توزيعة على المزارعين للإنتاج, وإذا كان قابل للأصابة فإنة يوضع فى برنامج تربية أخر كمحاولة لإدماج جيناته مع جينات صنف أخر والتى من الممكن ان تجعله مقاوماً للكائن الممرض دون ان تتغير أى من صفاتة المرغوبة.

ولفت إلي أن ابرز وانجح برامج التربية للمقاومة هو برنامج التربية المعتمد بين قسم بحوث امراض الشعير وقسم بحوث الشعير ، والذي تدور اهدافه حول التربية لمقاومة المسببات المرضية (الاصداء, التفحمات, البياض الدقيقى, تبقع الأوراق, تخطيط الاوراق)
، والتربية للتزهير وللنضج المبكر (تقصير دورة حياة المحصول) ، والتربية لإستنباط الأصناف غير الحساسة للفترة الضوئية او درجات الحرارة ، و التربية لتحسين جودة الحبوب وزيادة القدرة الإنتاجيه ، و التربية لمقاومة الرقاد وإستنباط الأصناف القصيرة ،والتربية لتحمل مستويات التسميد والتكثيف النباتي.

وفي الحديث عن الإنتخاب اوضح بدوي بأن المنتخب يسعي دائما لتحسين النباتات من أجل زيادة القدرة الانتاجية (المردود العالي) ومقاومة الأمراض وكذلك إنتخاب النباتات التى تتأقلم مع الظروف المناخية المختلفة والتى تسمح لهذه النباتات بأداء وظائفها بشكل, وأيضاً
الإنتخاب حسب عدد الأشطاء للنبات الواحد وهو العنصر الذي يعبر بشكل غير مباشر عن زيادة عدد السنابل والمادة الجافة وأيضا كثافة النباتات، والذى يتأثر بشكل كبير بالحرارة والرطوبة والعناصر الغذائية الضرورية وطول مدة إمداد الحبة بالمواد الغذائية التي تبدأ من الإخصاب حتى النضج الفسيولوجي .

وعن التأقلم اوالتكيف نوه بدوي بأن التأقلم البيولوجي يعتبر خاصية تشريحية ومعالجة فيسيولوجية تحت تأثير الانتخاب الطبيعي للبقاء علي قيد الحياة ولتحسين الإنتاج علي فترة طويلة عند الكائن أو النبات .فالتأقلم هو تعديل تركيب أو وظيفة، ويوجد نوعين من التأقلم ( تأقلم التركيب الوراثي – تأقلم النمط الظاهري .(
وأكمل بأن انتخاب النباتات يتم طبقا لعدة خصائص من التأقلم مثل ارتفاع النبات ، حيث يعتبر طول النبات مؤشر هام جدا للإنتخاب خاصة ضمن المناطق الجافة, فإن أصناف الشعير وايضا القمح الصلب ذات الساق القصير وتحت ظروف الإجهاد الحاد مع نهاية دورة المحصول تكون عالية التأقلم والإنتاجية مقارنة بأصناف القمح طويلة الساق والمتأخر ، كما يعد من الخصائص طول عنق السنبلة بحيث يساهم عنق السنبلة في عملية ملء الحبوب من خلال تخزين المواد الممثلة من طرف النبات والتي تهاجر إلى السنبلة لتغذية الحبوب ، وايضا طول السنبلة تعتبرصفة طول السنبلة من الصفات ذات التأثير المعنوي لزيادة الإنتاج ، وكذلك السفاة تعد من اهم الخصائص حيث تتجلي أهمية هذه الصفة في أصناف الشعير والقمح بشكل واضح في الزراعات المطرية والبيئات الجافة ، حيث تشير أغلب الأبحاث إلي أن نسبة مساهمة السفا في زيادة الإنتاج تصل الى %5)) ، وايضا المساحة الورقية حيث تعد الورقة العضو الأكثر حساسية للإجهادات المائية ، إذ تتغير في الشكل والانحناءعند وجود النقص المائي, إن ظاهرة إلتواء الأوراق في عدة أنواع من الشعير والقمح تعتبر صفة مقاومة مهمة لتجنب النبات خطر فقدان الماء, وأيضا تتميز بوجود مسحوق شمعي يعطي لون أبيض مزرق يسمح للنبات بحماية نفسه من الجفاف بالحد من زيادة النتح في الطقس الجاف.
كما يعتبر الأنثوسيانين من احدي خصائص التأقلم والتي تتمثل في أصباغ ومركبات فينولية تشكل فجوات تعطي اللون الأحمر او البنفسجي وهى تساعد فى حماية النباتات من الهجمات البيئية (البرد ، الضوء ، الآفات) ، وأخيرا ياتي التزغب حيث تمتلك بعضُ النباتات زوائدَ دقيقة مثل الشعيرات البارزة على جسمها وهي خاصية للتكيف مع الجفاف ولتوفر لنفسها الحماية، فوجودُ شعيرات على سطح الأوراق والسيقان يصعِّب ألتصاق الجراثيم على سطح النبات وايضا منع الحشرات من وضعَ البيضِ، كما أنَّ اليرقات لا تستطيعُ أن تتحرّك بحريّة .

وفي الحديث عن التهجين قال بدوي أن المربي يلجأ أحيانا إلى التهجين أو التلقيح الخلطي بين نباتين من سلالتين مختلفتين ليجمع الصفات المرغوبة في كل منهما فمثلاً يأخذ حبوب اللقاح من نبات معين وينشرها على ميسم نبات أخر بعد قطع أسدية هذا النبات حتى لا يحدث التلقيح الذاتي ثم يغلف زهرة النبات الذي نثرت عليه حبوب اللقاح بكيس نايلون حتى يمنع وصول حبوب اللقاح من نبات أخر وعندما تنضج البذور يزرعها فيحصل بذلك على نباتات جديدة تجمع الصفات المرغوبة في كلا الأبوين,
والنباتات الناتجة عن التهجين التي تحتوي علي الصفات المطلوبة تنتخب في جيل الانعزال ( الجيل الثاني حتى الجيل السادس ) ثم يتم أكثار حبوب هذه النباتات المنتخبة ويتم تقيمها لكي تصبح صنفا جديدا.
كما أن الخليط الوراثي يكون متفوقا عن الأصل حيث أن النباتات الأكثر قوة وإنتاجية هي التي تملك عدد أكبر من المورثات الخلطية أي أن الهجين الخليط وراثيا 2A1A يكون متفوقا في قوة النمو والإنتاجية عن أبويه الأصليين 1A1Aأو 2A2A.
هناك عراقيل تمنع التهجين بين الأنواع, من بينها ، فشل حبوب اللقاح من الوصول إلي مياسم أزهارالأنواع الأخر أو من الإنبات علي مياسم أزهارالأنواع الأخر ، كما تظهر العراقيل التي تحول دون حدوث التهجين من فشل أنبوبة اللقاح فى النمو داخل قلم الأنواع الأخرى أو عدم حدوث عملية الإخصاب أو فشل اللاقحة فى النمو إلي بذرة.

واستطرد قائلا : ولقد ساهمت الطرق التقليدية لتربية النباتات مساهمة كبيرة في تحسين المحاصيل، لكنها كانت بطيئة في استهداف الصفات الكمية المعقدة مثل محصول الحبوب، وجودة الحبوب والإجهادات الحيوية والغير حيوية مثل الجفاف والملوحة والحرارة ومقاومة الأمراض.
حيث يواجه مربي النباتات خلال عملية الانتخاب واختيار النباتات المرغوبة في الأجيال الإنعزالية عدد من المشاكل تتمثل في بأن عدد كبير من النباتات في الأجيال الإنعزالية يحتاج إلى فحص لإنتخاب الصفات المرغوب فيها، وذلك لصفات المحصول ومكوناته، والجودة، وتحمل الجفاف و المقاومة للأمراض، وما إلى ذلك لانتظار للأجيال الانعزالية المتقدمة مثل الجيل السادس F6 لبدء الانتخاب واختيار الصفات الكمية، حيث أن الأجيال المبكرة ليست فعالة ، كما
يصبح من الصعب جدًا الانتخاب واختيار الصفات الكمية والشديدة التأثر البيئة.
كما يوجد أشكال متناقضة لا يمكن تمييزها في مرحلة البادرات، مما يجعل من الضروري أن يتم الانتظار حتى طور النضج.
كما يلاحظ أنه من الصعب القيام بعمل تجميع للجينات أو ما يسمى أهرمة الجينات مثل جينات المقاومة، وذلك لتلبية الزيادة الكبيرة في إنتاج الأغذية التي يتطلبها النمو السكاني، وبارتفاع مستويات المعيشة المتوقع من جانب معظم البلدان النامية.
وشدد بدوي أن برامج التربية المعتمد بين قسم بحوث امراض الشعير وقسم بحوث الشعير تقوم أيضاً بالربط بين طرق تربية النباتات المتبعة في استنباط أصناف المحاصيل المختلفة ( التربية للمقاومة ) والاتجاهات الحديثة في تربية النباتات مثل استخدام المعلمات الجزيئية لما لها من مميزات يأتي في مقدمتها تحديد الجينات المسئولة والمتحكمة في المقاومة للأمراض أو زيادة الإنتاجية أو التبكير في النضج أو التربية لتحسين صفات الجودة ( رفع نسبة البروتين) أو التحمل للظروف البيئية الغير مناسبة من جفاف وملوحة وحرارة وغيرها من الصفات التي كان يصعب على مربي النبات التربية لها وتتبعها بالطرق التقليدية ، وايضا تساعد برامج التربيه علي تحديد التنوع الوراثي بين الأصناف الداخلة في التهجين في برنامج التربية لما له من مميزات في الحصول على تصنيفات عديدة، والتي من خلالها يستطيع مربي النبات أن يمارس دورة في الانتخاب واختيار السلالات المتفوقة ، وايضا عمل البصمة الوراثية للأصناف المصرية والتي من خلاله يضمن المربي حقه في استنباط الأصناف المرباة وتسجيلها ، علاوه علي عمل توصيف للأصناف على المستوى الجزيئي حتى يتسنى تحديد الآباء الداخلة في برنامج التربية.