زراعة الجذور Root culture

يرجع الفضل في زراعة الجذور الى العالم White (1934) الذي امكنة زراعة قمم جذور نباتات الطماطم في بيئة مغذية بعدها سجلت محاولات ناجحة لزراعة جذور انواع نباتية مختلفة باستخدام بيئة White بعد تعديل احد او بعض مكوناتها من اهم مزايا زراعة الجذور في بيئة مغذية انه يمكن معها دراسة الاحتياجات الغذائية للجذور المنفصلة بعيدا عن تاثير الاعضاء الاخرى في النبات الكامل، كما انه بواسطة هذه الطريقة يمكن استبعاد تاثير الكائنات الحية الدقيقة. ساهمت الدراسات على زراعة الجذور في زيادة معلوماتنا عن عمليات البناء الحيوي، افراز بعض المواد من الجذور الى البيئة المغذية المحيطة، تكون بعض المواد ذات الاهمية الاقتصادية مثل القلوانيات، النيكوتين، وكذا فهم دور العناصر المختلفة والفيتامينات والهرمونات وتاثيرها على نمو النبات.. لا تعتبر عملية فصل وزراعة الجذور النباتية من العمليات المعقدة، خاصة في وقتنا الحالي ومع التطور في علم زراعة الانسجة النباتية.. في هذه الطريقة يطهر السطح الخارجي للجذور وتثبت على ورق فلتر في طبق بتري تحت ظروف معقمة على حرارة 25 درجة مئوية، عندما تنمو الجذور وتصل الى طول مناسب يفصل قمة الجذور بطول حوالي 1 سم وتنقل الى بيئة مغذية، تنمو الجذور وتزداد في الطول ويتكون جذور جانبية.. يقطع الجذر الرئيسي الى قطاعات كل منها يحتوي على جذور جانبية، وهذه تنقل الى بيئة مغذية حديثة التحضير.. تستطيل الجذور الجانبية ويتكون عليها بدورها مجموعة اخرى من الجذور الجانبية وتعاد الدورة السابقة.. بهذا يمكن توفير المادة النباتية اللازمة لأجراء البحوث العلمية او تستخدم لتنشيط تكون الافرع وبالتالي تكون نباتات كاملة.

رسم توضيحي لبيان خطوات زراعة الجذور علي بيئة مغذية بهدف انتاج أعداد كبيره من القطاعات الجذرية للتجارب البحثية أو انتاج نباتات كامله بتشجيع النمو الخضري علي الجذور المنزرعة.

يستخدم نمطين من البيئات المغذية حيث يوضع قاعدة الجذور المنفصل في بيئة مغذية صلبة بينما ينمو قمة الجذر في بيئة سائلة.. ترجع أهمية استخدام هذه الطريقة الى امكانية دراسة كيفية تكون وتطور العقد الجذرية، حيث ان وضع البكتريا في  البينة المغذية التي تحتوي کربوهیدرات تؤدي الي النمو السريع للبكتريا وهذا يؤدي الى موت الجذر المنفصل.. كما أن وجود النترات في البيئة المغذية يؤدي الى تثبيط تكون العقد الجذرية، غير أنها هامة لنمو الجذور. بهذا يتضح لنا اهمية طريقة الزراعة التي تستخدم فيها صورتين من البيئات.. احدهما تحتوي كربوهيدرات، نترات لإمداد الجذور بالعناصر اللازمة للنمو، والاخرى تتكون من الأملاح الغير عضوية فقط والتي تحتوي بكتريا العقد الجذرية، وبذلك تتلامس مع الجذور لتكوين العقد الجذرية.

۱. تكون الأفرع علي الجذور المنزرعة Shoot formation on cultured roots

كما أشرنا من قبل فانه يمكن للجذور المنزرعة علي بيئة مغذية من استمرار نموها لعدة سنوات بدون تكوين أفرع، غير أنه في بعض الأنواع النباتية وتحت ظروف محددة يمكن أن ينشط تكون الأفرع علي الجذور المنزرعة على بيئة مغذية. للحفاظ علي حيوية ونشاط الجذور المنزرعة فانه يجري نقلها الي بيئة مغذية حديثة التحضير على فترات زمنية تختلف تبعا للنوع النباتي، عندما تترك الجذور على نفس البيئة المغذية فانه لوحظ تكون كالس علي الجزء القاعدي للجذر الذي يتكون منه براعم خضرية .. بالملاحظة العملية الدقيقة وجد أن تكون الكالس علي الجذور المنزرعة يستغرق حوالي 5-6 أسابيع، بينما يستغرق تكون البراعم الخضرية علي الكالس حوالي اسبوعين .. من الملاحظ أيضا أنه بتكرار نقل واكثار الجذور تزداد تدريجيا في الفترة التي تحتاجها لتكوين كالس كما يقل معدل تكوين الافرع الخضرية. عموما تفسر هذه الظاهرة بانه يحدث تحول تدريجي في بعض عمليات البناء الحيوي بالجذور المنزرعة يؤدي بدورة الى انتاج بعض المواد التي تعمل على التثبيط التدريجي لتكوين الكالس على الجذور المنزرعة وتثبيط تكون البراعم الخضرية على الكالس المتكون. يجب الا يفهم من هذا فقدان الجذور المنزرعة قدرتها على تكوين النموات الحضرية مع تكرار النقل ولكن تقل قدرتها على تكوين مثل هذه النموات .. كما أنه يجب أن يشار الى أن هذه الظاهرة ليست عامة لجميع النباتية، حيث أن هناك بعض الأنواع النباتية التي تحتفظ بقدرتها الكاملة في تكوين الكالس والبراعم الخضرية علي مدار العديد من السنوات في البيئية المغذية. تتكون البراعم الخضرية من نسيج البريسيكل متشابهة بذلك مع البراعم الجانبية التي تنشأ علي الجذور.. تعتبر هذه الظاهرة ذات أهمية كبيرة حيث أنه أمكن في بعض الأنواع النباتية من تنشيط أو تثبيط تكون البراعم باستخدام بعض المواد الكيميائية، كما أنه أمكن تحويل بدايات البراعم الجذرية الى بدايات براعم خضرية والعكس. هذه الظاهرة ذات أهمية عظمي خاصة في الدراسات التي تهتم بقدرات الخلية علي تحويل مسارها التطوري تحت ظروف محددة، كما أنها ذات أهمية كبيرة من وجهة نظر العلم التطبيقي والذي يمكن معه استخدام بعض المواد الكيميائية لتنشيط التطور في اتجاه معين بهدف تحقيق رغبة ما.. وهذه قد تسبب زياده البراعم الخضرية التي تؤدي لزيادة النموات الخضرية وبالتالي زيادة المحصول لبعض الأنواع النباتية.

2. النواتج الثانوية Secondary products

تستخدم زراعة الأعضاء النباتية على بيئات مغذية بهدف التعرف على الموقع من النبات الذي يتم فيه انتاج المواد الثانوية التي قد يكون لها اهمية اقتصادية كبيرة فمثلا هناك بعض المواد الثانوية التي لها استخدامات طبية هامة، هذه المواد تنتج في جذور بعض الأنواع النباتية، ولقد ثبت بالتجارب العديدة أن الكالس الناتج من زراعة السوق لنفس النوع النباتي لا يحتوي علي هذه النواتج الثانوية الهامة.. وهنا كان السؤال الهام هل ستظهر هذه المواد الثانوية في أعضاء النبات الناتج من الكالس السابق الخالي منها ؟! للإجابة علي هذا السؤال فلقد اجريت تجربة استخدم فيها الكالس السابق الذي نقل الي بيئة مغذية تنشط تكوين الجذور والسوق، وكما كان متوقعا لم تنتج هذه المواد في السوق، غير أن نسبتها في الجذور كانت ضئيلة. وفي تجربة لاحقة اجري فصل الجذور الناتجة علي الكالس الخالي من المواد الثانوية وزراعتها في بيئة مغذية سائلة بهدف دراسة تكون النواتج الثانوية. اثبتت هذه التجربة أن المواد الثانوية تتكون في المجموع الجذري لهذا النوع من النباتات، كما أوضحت بما لا شك فيه أهمية زراعة الجذور علي بيئة مغذية ليست بهدف انتاج نباتات ولكن بهدف انتاج بعض المواد الثانوية ذات القيمة والأهمية الاقتصادية.