عرض كتاب مبادئ وممارسات الأوميكس وتصويب الجينوم لتحسين المحاصيل (الجزء الثالث)

عرض كتاب مبادئ وممارسات الأوميكس وتصويب الجينوم لتحسين المحاصيل (الجزء الثالث)
مصر:إيهاب محمد زايد

الفصل الثالث عشر
آليات تقنيات تصويب الجينوم في نباتات المحاصيل

توفر تقنيات تصويب الجينات المختلفة أرضية لتطوير استراتيجيات لمكافحة الآثار المدمرة للضغوط البيئية على النباتات. أحدث تصويب الجينوم المستند إلى نظام CRISPR / Cas9 ثورة في مجال الهندسة الوراثية في السنوات القليلة الماضية. إن تطبيقاته التشخيصية وتغيير الجينوم الدقيق يجعله تقنية محتملة لتصويب الجينات. يتم استخدام التطورات التكنولوجية لإنشاء الاساليب القاضية جنبًا إلى جنب مع الضربات ، وكذلك لتنشيط وتثبيط التعبير الجيني. تم بالفعل إجراء العديد من التحسينات في فترة زمنية قصيرة بسبب فائدتها في نظام عملي. يعد تصويب الجينوم الخالي من الحمض النووي ، والمتغيرات المختلفة لـ Cas9 ، والدقة في تصويب القاعدة وطرق الاستهداف متعددة الجينات ، وتحسين تكرار HDR بعض الاستخدامات العملية لنظام CRISPR / Cas. كما تحسنت أدوات المعلومات الحيوية المتعلقة بهذه التقنية وأدت إلى زيادة استخدام نظام CRISPR / Cas. ومع ذلك ، فإن تثقيف الجماهير حول المحاصيل المعدلة وراثيًا أمر بالغ الأهمية. من الضروري لنمو المحاصيل المستدام وجود مختبرات بها تقنية متقدمة البحث في المجال. في هذا السيناريو ، يعد وضع قواعد لضمان التمييز بين النباتات المعدلة وراثيًا مع أو بدون DNA غريب أمرًا بالغ الأهمية لإعفاء الأخير من أي قيود. النباتات المعدلة وراثيًا ذات الطفرات القريبة من الاختلافات الطبيعية لها فوائد على النباتات ذات الطفرات الجديدة ، مما يسمح لها بالوصول العام في البلدان التي لديها قواعد صارمة ضد المحاصيل المعدلة وراثيًا. بهذه الطريقة ، تبدو تقنيات تصويب الجينوم الدقيقة واعدة. نظرًا لعدم وجود لوائح تنظيمية محددة جيدًا ، فإن المسافة بين المختبر والحقل تتزايد دائمًا. نظرًا لأن تصويب الجينات يمكن أن يؤدي إلى تغييرات طبيعية في الجينوم ، ولا يمكن التمييز بين نتيجة تصويب الجينوم الذي يتم إجراؤه بالوسائل “التقليدية” وتصويب الجينوم الذي يحدث بشكل طبيعي في بعض الحالات ، فإن التحكم المحدد في التكنولوجيا يثبت أنه غير مبرر. وجهة نظر أخرى هي أنه ، في أي حال ، يجب أن يركز المشرع على الصفات الدقيقة للمنتج النهائي بدلاً من تقنية التصنيع لاكتشاف الخطر المحتمل. بصرف النظر عن هذه الصعوبات ، هناك حاجة إلى جهود كبيرة لتعزيز إجراءات التحول ، والتي لم تصل بعد إلى الأمثل للعديد من أنواع المحاصيل والتي تم تحديدها على أنها قيد لاستكشاف التطورات الحديثة بكفاءة. لا تزال الهندسة الوراثية المستندة إلى CRISPR / Cas مقصورة فقط على مختبرات البيولوجيا الجزيئية المتقدمة التي تهتم بشكل أساسي بالأسئلة البيولوجية الأساسية. من ناحية أخرى ، لا يزال أمام مربي المحاصيل طريق طويل ليقطعوه من حيث استخدام التطورات التكنولوجية في مبادرات تنمية المحاصيل. على أساس الدفع لكل استخدام ، ستكون كل من البنية العلمية التحتية التي تقدم تسهيلات لتوليد الإنشاءات والتحول الجيني وتحليل النباتات المعدلة وراثيًا نقطة تحول في نقل التقدم من المعامل التجريبية إلى حقل المحاصيل من خلال تزويد المربين أدوات الهندسة الوراثية عالية الكفاءة. ستساعد المواد المقدمة هنا في فهم التطورات التقنية الحالية ، والفجوات المعرفية ، وقضايا التكيف التكنولوجي الضرورية للاستخدام الفعال لتقنيات تصويب الجينوم لتطوير المحاصيل.
و الخلاصة هي: في السنوات الخمس الماضية ، ازدهرت تقنيات الهندسة الوراثية وأحدثت ثورة في تخصصات تحسين المحاصيل النباتية وعلم الجينوم الوظيفي. نظرًا لبساطتها وسهولة استخدامها ومرونتها وعواقبها المقبولة خارج الهدف ، أصبحت تقنية CRISPR / Cas9 أكثر الطرق الواعدة. إن تقنية تصويب الجينوم لديها الكثير من الإمكانات لخلق أنواع محاصيل ذات مقاومة متزايدة للأمراض ، ومردود وجودة أعلى ، وخصائص زراعية فريدة ستفيد المزارعين والمستهلكين. تم استخدام هذه التقنية لطفرات مستهدفة في مجموعة متنوعة من النماذج والمحاصيل الغذائية بنجاح كبير. تم استخدام CRISPR-Cpf1 مؤخرًا كأسلوب جديد وبديل لهندسة تصويب جينوم النبات ، متغلبًا على بعض قيود نظام CRISPR / Cas9 ، مثل ضرورة وجود موقع PAM ، وبالتالي توسيع نطاق تصويب الجينوم في المحاصيل. ومع ذلك ، يُظهر عدد متزايد من دراسات الحالة أن تقنية CRISPR / Cas9 هي تقنية فعالة ومستخدمة على نطاق واسع يمكنها تسريع البحث الزراعي العلمي والتطبيقي.

معلومة تهمك

الفصل الرابع عشر
تحليل المنطقة الجينومية وتصويب الجينوم لتحسين جودة الحبوب في عالم الحبوب

على مدى العقود العديدة الماضية ، قدم الاستيلاد التقليدي والجزيئي مساهمات كبيرة في الزراعة. يستخدمون الاختلافات في الأصول الوراثية المتاحة لتطوير نسخ محسنة. ومع ذلك ، فإن التحسين من خلال هذه التقنيات محدود بسبب عدم توافر الأصول الوراثية المتنوعة. علاوة على ذلك ، هذه الأساليب كثيفة الوقت والعمالة. يمكن استخدام الهندسة الوراثية ، وهي أداة تقنية حيوية متقدمة ، للتغلب على القيود. تفتح الهندسة الوراثية طرقًا جديدة للباحثين في مجال علوم النبات لتعديل السمة المستهدفة إلى الاهتمام ، مما يؤدي إلى نجاح باهر في التكنولوجيا الحيوية النباتية. لقد سمح استخدام تصويب الجينوم بتصويب فعال وسريع ومحدد وموجه لزيادة الإنتاج والقيمة الغذائية في الحبوب ومحاصيل البستنة والفاكهة الأخرى. تضيف هذه التقنيات ميزة إلى صراعات الهندسة الوراثية الحالية في تحقيق الأمن الغذائي ومكافحة سوء التغذية مع تزايد عدد سكان العالم. نظرًا لأنه من غير المحتمل أن تخضع المحاصيل المعدلة وراثيًا للوائح صارمة كما في حالة المحاصيل المعدلة وراثيًا ، فقد ظهرت كخيار أول للباحثين لتطوير نباتات المحاصيل المحسنة. على الرغم من التطورات العديدة في مجال الهندسة الوراثية ، إلا أن هناك العديد من التحديات المرتبطة بـ الهندسة الوراثية في الحبوب. تتمثل بعض التحديات الرئيسية في تطوير بروتوكول تحويل فعال ، وتأثيرات بعيدة عن الهدف ، وتعدد الإرسال ، ومتطلبات مروجين محددين ، والتصميم المعقد. هناك أيضًا قيود ولوائح معينة لتطبيق الهندسة الوراثية على المحاصيل. يجب حل كل هذه التحديات للاستفادة من علم الهندسة الوراثيةإلى أقصى إمكاناتها. إن تطوير نباتات المحاصيل ذات القيمة الغذائية المعززة باستخدام الهندسة الوراثية يعد بأن يحصل كل شخص على نظام غذائي صحي.

الفصل الخامس عشر
تصويب الجينوم لكفاءة استخدام المغذيات في المحاصيل
تم استخدام تصويب الجينوم في العديد من الجوانب المختلفة للتقانة الحيوية للمحاصيل من تعزيز الإنتاج إلى تحمل الإجهاد. كما هو متوقع ، ستكون آثاره هائلة في التقوية الحيوية للنباتات.بالمقارنة مع أدوات تصويب الجينوم السابقة ، تُظهر التكنولوجيا المستندة إلى CRISPR / Cas واعدة نظرًا لمزاياها العديدة. الأهم من ذلك ، يتم تحسين هذه التكنولوجيا باستمرار بحيث تتوقف العيوب مثل الأهداف غير المستهدفة. مع تقدم هذه التقنية ، أصبح من السهل الآن معالجة جينات متعددة من نفس العائلة أو تعمل في نفس المسار في وقت واحد. أيضًا ، تُظهر متغيرات Cas الجديدة إمكانات عالية لاستخدامها في دراسات التصويب الأساسي والتفسير المفرط. يمكننا استخدام هذه التطورات التكنولوجية في تطوير أصناف جديدة ذات امتصاص محسن للمغذيات ، وبنية نظام الجذر ، وتكوين الجذور للكائنات الحية الدقيقة المفيدة مثل البكتيريا والفطريات. يمكننا أيضًا تصميم نباتات تنقل العناصر الغذائية بكفاءة وتراكمها في أنسجتها الخضراء و / أو الصالحة للأكل. لذلك ، نتوقع رؤية خطوط محاصيل جديدة ذات كفاءة أعلى في استخدام المغذيات ، معززة بيولوجيًا بالمغذيات والفيتامينات. علاوة على ذلك ، يمكننا الآن بدقة تصميم أصناف جديدة معززة بيولوجيًا بالمعادن الأساسية ، وفي نفس الوقت خالية من المواد العضوية / غير العضوية السامة أو غير الصحية.

الفصل السادس عشر
النباتات العطرية كمرشحين جدد في المعالجة بالنباتات – تقنية الأومـــيكس

أدى الارتفاع في الصناعة الثقيلة المرتبط بالنمو العالمي خلال العقد الماضي إلى تسريع إطلاق المواد الكيميائية في النظام البيئي. تم توثيق النباتات بشكل متكرر لتوليد مجتمعات ميكروبية مختلفة للنباتات الداخلية والتي يمكن أن تكون ناجحة جدًا في تحسين كفاءة استخراج الملوثات من الأنواع النباتية. بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب استخدام النباتات العطرية فوائد إضافية مثل موارد التنوع البيولوجي لكل من المزارعين والمجتمع من الأساليب التقليدية المستخدمة في جميع أنحاء المعالجة النباتية. يجب أن يركز البحث في الوقت الحاضر على مسارات تحويل الإشارات التي تحدثها المعادن الثقيلة حيث يمكن استخدامها من خلال مكونات الإشارة التي يمكن أن تساعد حقًا في فهم التوازن المعدني بشكل أفضل ؛ كما سيتم عرض بعض الضغوط البيئية. قد تكون التطورات بما في ذلك استخدام العوامل المخلبية ، والتعديلات المعدلة وراثيًا ، والتربة طرقًا فعالة للتغلب على القيود. أتاح حقبة جديدة من “التكامل – الأومـــيكس” التطوير والتنفيذ الفعال لطرق العلاج الذكية. ومع ذلك ، لا تزال الأساليب الإحصائية الفعالة وأدوات المعلوماتية الحيوية مطلوبة لفهم ومعالجة البيانات الهائلة التي تنتجها تقنيات “-الأومـــيكس” هذه. التطورات الحديثة في التحلل البيولوجي الميكروبي و / أو التحول الأحيائي لها تأثير كبير على محاولاتنا للحفاظ على المجتمع الصناعي نظيفًا. بشكل عام ، تشتمل تقنيات تحسين كفاءة المعالجة النباتية على تحديات عملية في التطبيقات واسعة النطاق ، والتي تنتج في الغالب عن زيادة التكاليف والمخاطر البيئية المحتملة مثل الترشيح ، والتي تعوق النشر التجاري لهذه الأساليب. هناك حاجة لإجراء تحقيقات شاملة ومفصلة لتحسين العمليات التي تفهم مشاكل تفاعلات الملوثات النباتية ووسائل التخلص السليم مع الحد الأدنى من الضرر البيئي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن استخدام الأساليب الجزيئية المتقدمة وإنتاج نباتات معدلة وراثيا ذات أداء مكثف للمعالجة النباتية تحظى بقبول واسع ؛ يعتبر التعديل الوراثي بالفعل يلعب دورًا متزايدًا في تعزيز قابلية تطبيق تطورات المعالجة النباتية.

 

تنبيه هام، المنشور يعبر عن رأي الكاتب ويتحمل مسؤوليته، دون ادنى مسؤولية علي الجريدة

تنبيه

احصل على تحديثات في الوقت الفعلي مباشرة على جهازك ، اشترك الآن.

معلومة تهمك

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

%d مدونون معجبون بهذه: