السلوك الوراثي لتحمل الملوثات البيئية في بعض المحاصيل الحقلية
Genetic behaviour for environmental pollutants tolerance in some field crops
تفيد دراسة السلوك الوراثي لتحمل الملوثات البيئية في تحديد طبيعة الفعل الجيني المتحكم في الصفة واختيار طريقة التربية المناسبة. وتعتبر الدراسات الوراثية التي أجريت في هذا الصدد محدودة للغاية. وفيما يلي استعراض لبعض هذه المجهودات البحثية.
القمح Wheat
لدراسة الأساس الوراثي لتحمل القمح للكادميوم قام Clarke ومعاونوه (1997) بعمل تحليل وراثي لنباتات الجيل الثاني F2 وعائلات الجيل الثالث F3 في هجين واحد وعائلات الجيل الثالث F3 والرابع F4 في هجينين وعائلات الجيل التاسع F9 لثلاث هجن تحت الظروف الحقلية. وأشارت النتائج أن وراثة محتوى الحبوب من الكادميوم يتحكم فيه چين فردى مع سيادة المحتوى المنخفض من الكادميوم على المحتوى العالم. وكانت تقديرات معامل التوريث بتحليل الانحدار أو بمكونات التباين عالية (>75 %) في إشارة إلى جدوى التربية لأصناف منخفضة في محتوى الحبوب من الكادميوم. وقد تمكن Penner وآخرون (1995) بتقنية الـ RAPD من تعيين اليل واحد يتحكم في المحتوى المرتفع من الكادميوم في قمح المكرونة.
الأرز Rice
أمكن دراسة الأساس الوراثي المقاومة الأرز لضرر الأوزون ((Sohn - Jacken et al, 2002 في إثنين من الهجن بين الأصناف المتباينة في مقاومتها. حيث كانت نباتات الجيل الأول الناتج من التهجين بين مقاوم × قابل للإصابة، وسطاً في رد فعلها للأوزون، وتمشى توزيع نباتات الجيل الثاني مع المنحنى الطبيعي، وتراوحت تقديرات معامل التوريث في المعنى العام من 84.3 - 88.3 %.
وفيما يتعلق بدراسة الأساس الوراثي لتحمل العناصر الثقيلة، أمكن في تايوان، دراسة وراثة تحمل الأرز لعنصر الكادميوم باستخدام نظام الدياليل 6×6 بزراعة البذور في إثنين من المحاصيل المغذية الأول: الكنترول، والثاني : إضافة 20 جزء في المليون من الكادميوم. وتم تقدير صفات ؛ وزن المجموع الجذري وزن المجموع الخضري، وطول الساق وطول البادرة عند عمر 18 يوم. وقيس دليل تحمل الكادميوم لكل صفة وكل تركيب وراثي كنسبة مئوية من حجم الصفة في وجود الكادميوم منسوباً إلى قيمة الكنترول. وأشارت نتائج التحليل الوراثي إلى ما يلي:
1- كانت تأثيرات الفعل الجيني المضيف والسيادة الفائقة معنوية لجميع الصفات.
2- كان توزيع الاليلات متماثل مع زيادة الاليلات السائدة في الآباء المتحملة.
3- تراوحت تقديرات معامل التوريث في المعنى الخاص من متوسطة إلى عالية لجميع الصفات موضحاً أهمية الانتخاب المتكرر في تحسين تحمل الأرز لعنصر الكادميوم (Wu - Shutu et al., 2000) .
الذرة الشامية Maize
يتباين معدل ضرر أوراق الذرة السكرية نتيجة التلوث بالأوزون من قريب من الصفر في أحد عشر هجيناً إلى ضر نيد في ثلاث وعشرين آخرين، موضحاً وجود أكثر من زوج من الجينات تتحكم في الصفة (1970 .Catneron et al)، ويتوقف السلوك الوراثي للمقاومة على التركيب الوراثي للآباء، فعند التهجين بين سلالة الذرة السكرية 6942 NK (المقاومة) مع السلالة 6604 NK المرباة داخلياً (الحساسة) ، كان الجيل الأول حساساً مماثلاً للأب الحساس للضرر وأعطت إنعزالات الجيل الثاني بعض النباتات المقاومة، في حين أعطت الهجن بين الآباء المقاومة، نباتات مقاومة تماماً في الجيل الأول والثاني مقترحاً أهمية التأثير المضيف أو تأثير السيادة غير الكاملة في وراثة الصفة (1975 ,Cameron) .
وبالنسبة للسلوك الوراثي لتحمل العناصر الثقيلة فقد أظهرت دراسة Brkic واخرون (2004) ارتفاع معامل التوريث المحتوى حبوب الذرة الشامية من النحاس والمنجنيز والزنك، في حين كانت تقديرات معامل التوريث منخفضة إلى متوسطة للنيكل والحديد والبورون .
فول الصويا Soybean
عند تقدير بعض المؤشرات الوراثية لتحمل ضرر الأوزون في 133 صنف من فول الصويا عرضت لتركيز 0.6 جزء في المليون من 3O لمدة ساعتين في غرف نمو، كان معامل الاختلاف الوراثي ومعامل التوريث ومقدار التحسين الوراثي المتوقع بالانتخاب عالياً (1999) ,Mebrahtu and Mersie).
وبالنسبة لوراثة التحمل للعناصر الثقيلة فقد أظهر التحليل الوراثي بنظام الدياليل 9 × 9 بين أصناف متأقلمة زرعت في مساحات عالية وأخرى منخفضة في عنصر الالمونيوم، أن الموديل الوراثي البسيط (المضيف) - السيادي) كان مناسباً لتفسير الاختلافات الوراثية بين چيرمبلازم فول الصويا في تراكم عنصر المنجنيز، في حين كانت التأثيرات الوراثية أكثر تعقيداً لعناصر الحديد والزنك والنحاس والموليبدنيوم (1995 ,Spehar). وقد أشارت بعض الدراسات البحثية أن مقاومة أصناف فول الصويا لسمية عنصر المنجنيز يتحكم في وراثتها عديد من الجينات Polygenes مع وجود تأثيرات للوراثة الأمية (عن 2004 ,Singh).
السلوك الوراثي لمقاومة الملوثات البينية في بعض نباتات المحاصيل الأخرى الراقية :
في الدخان: أظهرت الدراسات المبكرة التي قام بها Sand (1960) أن مقاومة نباتات الدخان لضرر الأوزون محكوم وراثياً بعدد من الجينات، وكانت هجن الجيل الأول أكثر مقاومة من الآباء، مع حدوث إنعزال فائق الحدود في الجيل الثاني. وأدى الانتخاب للمقاومة الراجعة لتكوين نقط Fleck في الجيل الرابع F4 إلى إنتاج نسل يفوق أحسن الآباء في المقاومة. إلا أن Provitaitis (1967) أوضح أن الجيل الأول الهجيني كان أكثر حساسية لضرر الأوزون Weather fileke عن متوسط الآباء في خمسة هجن من السنة المدروسة. في إشارة إلى أن الحساسية ربما تكون سائدة على المقاومة، وعلى الجانب الآخر، كان الجيل الأول الهجين وسطاً في رد فعله للأوزون بين أبوي الهجين 6524 (المقاوم) Bel – W3 x (الحساس)، وكان 40 % من إنعزالات الجيل الثاني وسطاً بين الآباء، في إشارة إلى أن الأعراض الشديدة لضرر الأوزون على الصنف Bel - W3 محكومة على الأقل باثنين من الجينات المستقلة (1968 ,Taylor ).
ويبدو أن الفعل الجيني المضيف يلعب دوراً هاماً في وراثة تحمل الدخان للأوزون مقترحاً إمكانية تحسين التحمل من خلال الانتخاب المظهري (1972 Aycock)، في حين أظهرت بعض الدراسات أن التباين الوراثي المضيف هو المتحكم في الحساسية للأوزون مع وجود قليل من التأثيرات الراجعة إلى السيادة والتفوق (عنReinert et al.,1982 ).
في الفاصوليا، أمكن تقسيم التراكيب الوراثية إلى حساس ومتوسط الحساسية ومتحمل للأوزون. وأظهرت نتائج التحليل الوراثي وجود زوجين على الأقل من العوامل الوراثية تتحكم في وراثة الصفة Davis and Krebs, 1974 and Butler and Tibbits., 1979)) .
ويعتبر الفعل الجيني المضيف هو المتحكم في مقاومة الفاصوليا للأوزون وتراوحت تقديرات معامل التوريث في المعنى العام من 51.4 - 70.5 % ، في إشارة إلى أن المستويات العالية من عدم الحساسية لضرر الأوزون يمكن أن تنتقل إلى الأصناف التجارية المتميزة محصولياً خلال فترة قصيرة نسبياً (1990 ,.Mabrahtu et al). هذا وقد أظهرت تراكيب الفاصوليا الأبوية P1304833 و P1300657 و Eagle قدرة عامة على الائتلاف مناسبة للتربية لعدم الحساسية للأوزون (1990 ,.Mebrahtu et al) .
وفي الطماطم، أمكن دراسة الأساس الوراثي لتراكم الكادميوم والرصاص والنيترات Nitrate تحت الظروف الحقلية في منطقة شيرنوبيل من خلال تحليل الدياليل، حيث لوحظت اختلافات معنوية تراوحت من 2 - 5 أضعاف بين الأصناف في القدرة على تراكم الملوثات والتي كانت محكومة بالسيادة الفائقة Overdominance ، كما ظهرت قوة هجين مفيدة في صالح خفض تراكم الملوثات في ثمار الطماطم. وأفادت الدراسة وجود اختلافات وراثية نوعية في امتصاص وتوزيع السترانشيوم والسيزيوم بين الطماطم والبصل والجزر والباذنجان في منطقة جوميل بتشيرنوبيل، كما كانت هناك إمكانية لانتخاب تراكيب وراثية أكثر مقاومة للأشعة النووية 1999 ,.Kilchevsky et al).
وفي الخيار، تمكن محجوب وآخرون (1998) من دراسة الطبيعة الوراثية للاستجابة الكيموحيوية للتلوث بالمعادن الثقيلة، الكادميوم والرصاص من خلال تحليل العشائر السنة لثلاث هجن بين أربعة آباء متباينة. وأظهرت النتائج أن استجابة الأب 385967 PI لإجهاد الرصاص محكوم وراثياً بجين أو جينات سائدة. وكانت تأثيرات الفعل الجيني المضيف والسيادي ذات أهمية في استجابة التراكيب الوراثية لإجهاد الكادميوم والرصاص، مع سيادة الفعل الجيني السيادي.
وفي الثوم، أشارت نتائج التحليل الوراثي أن المقاومة لضرر الأوزون تعتمد على جين فردي سائد والذي ينظم حساسية الغشاء الخلوي للأوزونEngle and Gabelman., 1966) ).
