أسباب العقم الجنسي وعلاقته بعدد البذور في ثمار الموالح

1. عدم التوافق:

أ- عدم التوافق الذاتي

عدم التوافق الذاتي يعني العقم الذاتي أو عدم المقدرة على تكوين أجنة من التلقيح الذاتي بالرغم من أن كلا من البويضة والجرثومة المذكرة جيدة التكوين وتكون فعالة في التلقيح المناسب. ويكون العقم الذاتي فعال في داخل جميع الأشجار من نفس السلالة Clone كما هو الحال مثلا في اليوسفي الكلمنتين وفي هذه الحالة تكون حبة اللقاح فعاله في تنشيط عملية العقد (عقد بكري تنشيطي) ولكنها تفشل في إتمام عملية الإخصاب ولذلك تكون الثمار الناتجة لا بذرية وصغيرة الحجم.

وهناك أيضا عدم التوافق الخلطي وهو عدم القدرة على إنتاج أجنة (فشل عملية التلقيح والإخصاب أو الإخصاب فقط) في بعض التهجينات بالرغم من أن البويضة والجرثومة المذكرة جيدة التكوين وتكون فعالة في تهجينات أخرى.

وقد أكتشف عدم التوافق الذاتي في العديد من أصناف الموالح مثل اليوسفي الكلمنتين (1956 ,Soost)، وأورلاندو تانجلو (1958, Krezdorn & Robinson)، ومنيولا تانجلو (1956 ,Mustard et al)، وأصناف اليوسفي (Robinson، و Oskala، و Lee، و Nova و Page) وصنف الجريب فروت  (1961 ,and Reece & Register 1967 Sekuga) ( Hearn & Reece)، كما وجد ( 1955 ,Anjanyula) عدم توافق ذاتي في أصناف البرتقال ( Lucknow, Nepali oblong , Italian)، ووجد (1960 ,Dhuria &Singh) عدم توافق أيضا في بعض أصناف الليمون C.lemon مثل C.limettoides Tom, وكذا في ليمون مالطة (1961 ,.Randhawa et al )، وقد وجد أيضا أن جميع الأصناف المتميزة من C.maxima غير متوافقة ذاتية.

ويوجد العديد من الأصناف المعروفة والتي يظن أنها هجن تكون غير متوافقة ذاتيا، فقد ذكر (1986 , Forst & Soost) أن عدم التوافق الذاتي موجود في العديد من أصناف الموالح في اليابان ومنها بعض أصناف البرتقال C.sinensis ولكن العديد من الأصناف الأخيرة يكون بها درجة عالية من العقم الذكرى أو عقم حبوب اللقاح وعليه يكون تحديد عدم التوافق ودراسته بدقة كاملة على درجة من الصعوبة.

ومعظم الحالات المعروفة بأنها أصناف عقيمة ذاتية تكون عبارة عن هجن غالبا والعديد منها كانت أحد آبائها C.paradisi كأب وهذا النوع يعتقد أنه مشتق من الشادوك C.maxima والذي تنتشر هذه الظاهرة في أصنافه بصورة واسعة وعن طريقه ورثت له ظاهرة العقم الذاتي.

ب- عدم التوافق الخلطي

وقد وجد (1956 ,Mustard et al و 1960 ,Krezdom) أن هناك عدم توافق خلطي في المانيولا والأورلاندو تانجلو وهما من الهجن الناتجة من التهجين بين الدانسي تانجرين Dancy tangerine والجريب فروت Reece & Childs, ) Duncan 1962) كما أن روبنسون عبارة عن هجين بين Clementine x Orlando، وال Pageهجين بين Reece & Register, 1961) Clementine x Minneola ). وتدل طريقة التوريث لصفة عدم التوافق سواء في هذا الهجين أو في هجن صنف الجريب فروت Sekuga على تواجد عديد من الأليلات لعدم التوافق في الموالح، وعلى هذا الأساس يمكن أن تتوقع أن جميع الأنسال الناتجة من التهجين بين صنف به عدم توافق ذاتي مثل الكلمنتين وأورلاندو ستكون غير متوافقة ذاتيا.

وقد دلت الأبحاث في اليابان على أن الأصناف التي بها عدم توافق ذاتي كان بها أيضا عدم توافق خلطي (أورلاندو ومينولا) وكلاهما هجين من الجريب فروت Duncan والتانجرين Dancy، كما ذكر من قبل إنهما غير متوافقين خلطيا، كما أوضح (1969,Heard et al) أن أصناف روبنسون ونوفا وبيج Page أيضا غير متوافقة خلطيا. وقد وجد أن الهجن بين الأصناف العقيمة ذاتية أنتجت أنسال عقيمة ذاتيا أيضا وفي بعض الأحيان عقيمة خلطيا، وتحدد علاقة التوافق هذه بواسطة بعض الأليلات الجاميطية المتعارضة ولكن ليس من المعروف مدى انتشارها وتوزيعها (1969 ,Soost). ويوجد أربعة اليلات على الأقل في الأصناف المختبرة ويصل عددها إلى 8 أليلات، وعلى هذا الأساس فإنه يتوقع أن جميع الأنسال الناتجة من التهجين من الأصناف العقيمة ذاتيا ستكون كذلك ويكون من 1/4 إلى 1/2 هذه الانسال عقيما خلطيا أيضا ويعتمد ذلك على التركيب الوراثي للآباء، كما توجد بعض الأدلة على تواجد عدم توافق بين الطرز ذات أعداد الكروموزومات المتباينة حيث أكتشف (1931 ,Toyopeus) صورة خاصة لعدم التوافق الخلطي الجزئي وكان ذلك متعلقا بطول القلم، فعند تلقيح أصناف ذات أقلام قصيرة جدا تلقيحا عكسية Reciprocal مع الأصناف ذات الأقلام الطويلة فإن حبوب لقاح الأصناف ذات الأقلام القصيرة تكون غير فعالة نسبيا في إنتاج البذور، وقد أعزى ذلك إلى النمو البطيء بدرجة كبيرة للأنبوبة اللقاحية أو أن نموها يتوقف بعد فترة قصيرة ولذا لا يتم الإخصاب.

2. العقم الجاميطي:

ويشمل كل من العقم الذكرى والذي ينتج عنه عدم المقدرة على إنتاج حبوب لقاح فيها جراثيم فعالة لإتمام عملية الإخصاب. وعقم المتاع والذي ينتج عنه عدم المقدرة على إنتاج أكياس جنينية بها بويضات خصبة يمكنها تكوين أجنة عند الإخصاب، ويعزى العقم الجاميطي للأسباب التالية:

أ- يمكن أن يعزي العقم الجاميطي الكلى لأسباب وراثية حيث يكون التركيب الوراثي هو المسبب للعقم الكلى أو الجزئي تحت الظروف المناسبة للأصناف الأخرى لأن تكون خصبة. وعدم تواجد أو تشوه الأعضاء المنتجة للجاميطات تعتبر صفة مميزة للصنف المتأثر كما هو الحال في البرتقال أبو سره والذي يعتبر ممثلا للعقم الوراثي.

ب- يعزى العقم شبه الكامل في السلالات الثلاثية المجموعة الكروموزومية إلى التوزيع غير العادي للكروموزومات بتواجد عدد أكبر أو بنقص واحد أو أكثر من الكروموزومات في المجموعة الكروموزمية والذي يؤدي إلى العقم الجاميطي أو موت الجنين، وكذا يؤدي ذات السبب إلى نقص الخصوبة بكثرة في السلالات رباعية المجموعة الكروموزومية. وعادة يحدث انقسام اختزالي غير طبيعي في نباتات الجيل الأول من الهجن من نباتات متباعدة وقد وجد ذلك في صنف الكمكوات Longley, 1925) Eustis) وبعض الأصناف الثنائية (2ن).

ج- قد يرجع العقم إلى أسباب غير وراثية يكون مرجعها إلى الظروف البيئية التي تكون غير ملائمة للعمليات التي تحدث في التكاثر الجنسي. وقد ربط 1963 ,Iwamasa and Iwasaki) تأثير درجة الحرارة المنخفضة مع قلة خصوبة حبوب لقاح في أشجار الليمون البنزهير C.aurantifolia وحدوث العقم، وقد يكون العقم من خواص الصنف إلا أنه يتغير مع الظروف البيئية، فقد وجد (1943 ,Nakamura) أن الحرارة قد أثرت في خصوبة حبوب اللقاح في الأصناف التي يوجد بها درجة من العقم تحت الظروف العادية، وقد ذكر (1958, Scaramella- Petri and Strigoli) أن الحرارة المنخفضة (صفر – 10 م) في أثناء تكوين الأزهار تزيد من عدد الأزهار التي تحتوي على متاع غير مكتمل في البرتقال الثلاثي الأوراق P.trifoliata .

د- وجد أن لبعض الأصول تأثير على خصوبة حبوب اللقاح وأدت إلى تقليلها (1941 Brieger & Gurgel).

هـ- في بعض الأصناف الخصبة نجد أن نسبة من الأزهار تحتوي على متاع مشوه وقد توقف نموه في مرحلة معينة ربما يكون نتيجة للتنافس بين الأزهار أو بينها وبين البراعم على المواد الغذائية أو نتيجة لإنتاج بعض معوقات النمو (1954,Ranhawa et al Minesy; ;1961 1960, Singh & Dhuria)، والأزهار في هذه الأصناف الخصبة من الموالح تنقسم إلى مجموعتين، إحداهما تكون فيها الأزهار كاملة أو مذكرة كما في الليمون الأضاليا C.limon والترنح C.medica والليمون البنزهير C.aurantifolia وفي هذه الحالة يكون المتاع دائما غير مكتمل النمو أو غائب في الكثير من الأزهار، أما المجموعة الأخرى فتكون فيها الأزهار كاملة عادة كما في الشادوك C.grandis والجريب فروت C.paradisi واليوسفي C.reticulata والبرتقال C.sinensis حيث أن موت المتاع غير شائع ولكن قد يحدث ذلك بدرجة واضحة في الأزهار المتكونة متأخرا في موسم الربيع أو الأزهار الصيفية، وتتفاوت نسبة الأزهار المذكرة بدرجة كبيرة طبقا للصنف وظروف النمو. وفي الأصناف التي يوجد فيها عدد قليل من الأزهار الكاملة فإن هذه الأزهار يحتمل أن يكون فيها نسبة عقد أكبر من الأصناف التي يكون نسبة كبيرة من أزهارها كاملة.

و- الأعضاء المذكرة بعكس المتاع يكون حدوث الفشل العام لتكوينها قليلا بالرغم من أن في البرتقال أبو سره والذي ينتج بعض اللقاح (1918 ,Shamel) يكون شكل جزء من المتوك غير عادي (ورقي Petaloid)، وفي هجن الساتزوما التي أجراها (1966 Iwamoso) مستخدمة العديد من الآباء كمصدر لقاح لم ينتج متوك عادية. وقد ذكر (1953 Anjaneyula) تحول الأجزاء الزهرية الأخرى بما فيها المتوك إلى بتلات في البرتقال Sathgudi، والكمكوات، والليمون الأضاليا lemon ويشيع بدرجة كبيرة فشل جزء أو كل الخلايا الأمية في التطور المناسب. ويمكن التعرف على مقدرة حبوب اللقاح على إتمام عملية الإخصاب عن طريق إنباتها في بيئة مناسبة أكثر من الاعتماد على مظهرها تحت الميكروسكوب، ولكن يجب ملاحظة أن الإنبات ليس مقياسا مطلقا للمقدرة على الإخصاب. وقد وجد الباحثين فروق كبيرة في النسبة المئوية لإنبات حبوب اللقاح للصنف الواحد وقد يرجع ذلك إلى الأخطاء في تحديد الصنف، أو عدم توحيد ظروف الإنبات، كما يمكن أن تتسبب الطرق المستخدمة التداول اللقاح في هذه الفروق، وفي بعض الحالات يكون هناك بعض العوامل الوراثية أو توليفة معينة من العوامل الوراثية Combination of genes يكون تواجدها في التركيب الوراثي مميتا لنمو حبة اللقاح خاصة أو للكيس الجنيني أو لكلاهما. والعقم في البرتقال أبو سره واشنطن عبارة عن صورة لذلك حيث أن الخلايا الأمية لحبوب اللقاح تتحلل قبل حدوث الانقسام الاختزالي. وقد استخدم عديد من الباحثين اختبارات إنبات حبوب لقاح الموالح، Oppenhiemer, 1948، Krezdorn & Robinson, 1958 Mustard, Ranhhawa et al, 1961, ، Singh & Randhawa 1961 ،et al, 1956 ).

والتي يمكن تلخيصها فيما يلي:

1. استخدم معظم الباحثين محلول سكروز بتركيز 20% عند درجة حرارة 20 - 25 م.

2. أوضح (1958 ,Rosnick) أنه يوجد هناك فروق بين الأصناف بالنسبة لتركيز السكروز وكانت نسبة السكروز تتراوح بين 30 إلى 50 % لمعظم الأصناف المختبرة للحصول على أفضل نمو لحبه اللقاح، ولكن بالنسبة للبرتقال الشموت كان أفضل نمو لحبوب اللقاح عند تركيز 15% سكروز، أما بالنسبة لأصناف الليمون الأضاليا lemon والترنح فقد وجد 1961 ,Randhawa أن أفضل تركيز لأفضل إنبات كان 15 % سكروز، كما أنه يمكن الحصول على نسبة جيدة من إنبات حبوب اللقاح على بيئة الأجار.

3. استخدمت بعض الإضافات في البيئة لتحسين نسبة الإنبات فمثلا وجد (1956) Rosnick) زيادة في إنبات حبوب اللقاح عند إضافة -D 2-4، أو الثيامين، أو إندول حامض البيوتريك أو حامض البوريك، وقد تحصل (1961 ,Singh and Randahawa) على زيادة في نمو الأنبوبة اللقاحية بإضافة حامض الجبرليك ولكن أدى إلى تقليل نسب إنبات حبوب اللقاح.

3- العقم الذكرى (اللقاح المشوه):

ذكر من قبل أن البرتقال أبو سره لا تنتج في أزهاره حبوب لقاح وفي الوقت الذي تنتثر فيه حبوب اللقاح من المتوك العادي فأن متوك أبو سره (عادة غير متفتحة) تذبل وتتحول إلى اللون البني الداكن، ويوضح الاختبار الميكروسكوبي في المراحل المبكرة أن النسيج الجرثومي يتحلل قبل الانقسام الاختزالي الأول (1930 ,Webber)، كما وجد (1929 ,Nakamura) شيوع عدم الانتظام في الانقسام الاختزالي وهذا يشير إلى وجود تركيبا کروموزوميا مسئولا عن تواجد العقم الذكرى (الشكل التالي).

شكل يبين تحلل المتوك في الأصناف العقيمة E-A برتقال أبو سره واشنطن.

(E- A): البرتقال أبو سره واشنطن.

(A): قطاع عرضي في الخلايا الأمية العادية.

( D, C, B ): قطاع عرضي في الخلايا الأمية توضح التحلل التدريجي.

(E): قطاع عرضي في المتوك يوضح عدم تواجد حبوب اللقاح.

(F): قطاع عرضي في متوك الساتزوما يوضح تحلل حبوب اللقاح.

وفي صنف الشموتى القليل البذور بدرجة كبيرة وجد  Oppenheim 1929)& Frankel) أن الانقسام الاختزالي في الخلية الأمية وتكون الجراثيم المذكرة تبدو عادية، كما ذكر (1951 ,Zacharia) أن 38% من اللقاح تكون مجعدة (مكرمشة) وشاحبة وأن 23% منها تبدو طبيعية في مظهرها وحوالي 39% عادية وكبيرة، وكانت نتائج الإنبات متفاوتة ولكن كانت نسبة الإنبات بصفة عامة أقل من 10% (1951 , Ozsan, 1961, Zacharia ) وقد حصل الأخير على أعلى نسبة أنبات (27.9 %) وكان نمو الأنبوبة اللقاحية في القلم جيدا ولكن يعتقد أن الأنبوبة اللقاحية لم تصل إلى المبيض مما يفشل معه حدوث الإخصاب. كما وجد كلا من (1941 , Moriera & Gurel) أن نسبة كبيرة من حبوب اللقاح في البرتقال الفالنشيا تكون فارغة 40-60%. وقد حصل (1960 ,Cameron et al) على زيادة في نسبة العقد عن طريق التلقيح الخلطي. كما وجد (1961 ,Ozsan) وفي الجريب فروت Marsh أنه يحتوي على 5-15% من اللقاح الجيد وكانت أقصى نسبه لإنبات حبوب اللقاح 3.2%، وكان ذلك ملحوظة أيضا في أصناف الجريب فروت الأخرى، وأن هذه النسبة قد زادت إلى 8% في صنف الجريب فروت طومسون Thompson.

وجد في العديد من أصناف الليمون C.limon نسبة كبيرة من حبوب اللقاح الغير جيدة (1943 ,Nakamura)، كما وجد (1961,Ozsan) أيضا حبوب لقاح غير جيدة في الليمون الأضاليا اليوريكا وغيره من الأصناف، وقد وجد & 1944 ,Chen 1943 ,Nakamura) أشكال غير طبيعية للكروموزومات (Tetrads, Univalents) والتي تزيد مع نقص درجة الحرارة من 19 إلى 10 م، كما وجد (1958 ,Raghuvanshi & Narthani) انقلاب في کروموزوم صنف Italian long ووجد کروموزومات وحيدة Univalent في صنف Italian oblong، كما لوحظ اتحاد الخلايا الأمية لحبوب اللقاح لتكون خلايا كبيرة الحجم تحتوي على أكثر من نواه. ولكن (1960 , Randhawa & Choudhury) وجدا نسبة كبيرة من الإنبات في حبوب اللقاح في الأصناف اللابذرية Malta Napoli oblong و Seedless lemon وكانت نسبة الأوضاع الغير عادية في الانقسام الاختزالي قليلة. ويبدو أن الكثير من عقم اللقاح يكون نتيجة عدم الانتظام في الانقسام الميوزي والذي يحدث في جميع أصناف C.limon.

ومما سبق يتضح أن عقم اللقاح يتواجد بدرجات مختلفة في الجنس Citrus إلى أن يصل إلى الدرجة التي لا يوجد فيها لقاح فعال مطلقا.

4- عقم الكيس الجنيني:

وجد أن الخلية الحية للكيس الجنيني في الساتزوما وأبو سره تتحلل ولا يمكن أن تتطور (1912 ,Osawa) والقطاعات العرضية في مبيض أبو سره توضح أن الخلية الحية للكيس الجنيني الذي لم ينقسم تنكمش ويتحلل السيتوبلازم والذي يصبح بلون داكن، وملاحظة هذه التغيرات في كلا الصنفين السابقين تكون أكثر شيوعا بعد أن تصطف الخلايا الأربعة في خط واحد أو حتى عندما تبدأ الجرثومة في الانقسام التكوين الكيس الجنيني) ويصل عدد قليل من الأكياس الجنينية إلى طور النضج، وتحتوي في هذه الحالة على بويضات صالحة للإخصاب. وبما أن الأنسجة الأخرى في المبيض تنمو طبيعيا فإن التحلل ليس عبارة عن النمو الضعيف للمبيض بصفة عامة ولكن يكون عبارة عن ميل خاص إلى التكشف المعيب للأنسجة الجنسية ولا يكون هذا النمو الغير طبيعي ناتج عن الانقسام الاختزالي غير العادي للكروموزومات حيث أن التحلل يكون ملاحظ في ال Prophase في الانقسام الميوزي الأول ويعتقد أن ذلك يكون ناتج من نفس السبب الوراثي العام كما هو الحال في تحلل الخلية الأمية لحبوب اللقاح في نفس الصنف. أما في الليمون التاهيتي يتكون عدد قليل من البويضات الفعالة (1962 ,Childs & Resee). وفي البرتقال الشموتي يشكل قلة عدد حبوب اللقاح الحية العامل الأساسي في قلة عدد البذور في الثمرة، إلا أنه وجد أيضا أن الكيس الجنيني يكون غائبا أو يموت عدد كبير من المبايض (1951 ,Zacharia). وفي البرتقال الفالنشيا يوجد عقم وراثي مؤنث واضح ويظهر من العدد القليل من البذور في الثمرة حتى في حالة التلقيح الخلطي (1960 ,Cameron). ومن المؤكد أن الأصناف الأخرى من البرتقال والتي لا تحتوي على بذور مثل Cadenera يوجد بها عقم أنثوي كما يوجد عقم ذكرى. والنسبة القليلة لعدد البذور في الجريب فروت مع حدوث التلقيح الخلطي تدل على أن هناك عقم أنثوي (صنف مارش)، وكذلك في الأصناف الأخرى من الجريب فروت والتي لا تحتوي على بذور.