עמוד הבית > טכנולוגיה ומוצרים > חקלאותעמוד הבית > מדעים > ביולוגיה > צמחים
ספרית מעריב


תקציר
תאי הצמחים הם טוטיפוטנטיים. כל אחד מהם, בתנאים מסויימים, מסוגל להפוך לצמח חדש שלם. ליכולת ליצור צמחים שלמים מתאים יחידים יש יישומים רבים.



השבחה : הזינוק הגדול קדימה: תרבית רקמות צמחים
מחבר: קולין טאג'


כפי שנזכר בקצרה בפרק 2, הצמחים שונים מרוב בעלי-החיים במובנים בסיסיים יותר מכפי שמקובל להודות. אחד ההבדלים העמוקים ביותר נוגע למידת גמישותם של התאים. כל הצמחים הרב-תאיים מכילים קבוצות תאים טוטיפוטנטיות: מסוגלות, בעידוד המתאים, ליצור צמח שלם, עם כל רקמותיו השונות. יכולת זו מצויה, כמובן, בתאי המריסטם הנמצאים ממש מאחורי חוד הגדילה של רוב הצמחים בעלי הפרחים: תאים אלה אכן יוצרים ייחורים חדשים שלמים, עם כל העלים והפרחים הנכללים בהם, והייחורים הללו, אם מנתקים אותם ושותלים אותם מחדש, עשויים להצמיח שורשים חדשים. כיום נראה כי כמעט כל תא צמח שיש לו גרעין תפקודי יכול להיות טוטיפוטנטי, לפחות בעקיפין, כי צמחים שנפצעו מצמיחים רקמת גלד לא-ייעודית, המסוגלת ליצור בתרבית צמחים שלמים.

בבעלי-החיים, לעומת זאת, כמעט אין תאים טוטיפוטנטיים (אחרי השלב העוברי הראשון), אם כי אפשר למצוא טוטיפוטנטיות בכמה יצורים, אלמוגים למשל, המתרבים בדרך אל-זוויגית (באופן המזכיר מאוד את הצמחים). ברוב בעלי-החיים הבוגרים, אפילו התאים הרבגוניים ביותר הם רק פלוריפוטנטיים, כלומר, אמנם הם מסוגלים ליצור יותר מסוג אחד של תאים, אבל לא יותר מסוגים אחדים. לדוגמה, התאים ה"אריתרופוייטיים " במוח העצמות יוצרים את התאים האדומים ואת התאים הלבנים השונים שבדם. אבל רוב תאי היונקים אינם מתחלקים כלל אחרי גיל מסוים (כגון תאי העצב), או מתחלקים, אבל מסוגלים ליצור בחלוקה רק עותקים של עצמם - כלומר, תאי הכבד יוצרים בהתחלקם תאי כבד נוספים, למשל. הרעיון בדבר השבטת בני אדם מקבוצות של תאי גוף ("תאים סומטיים") אינו אלא פנטסיה מדעית, למרות כל השמועות, אף-על-פי שכל תא בעל גרעין בגוף מכיל עותק מלא של הגנום.

מכיוון שתאי הצמחים הם טוטיפוטנטיים, כל אחד מהם - מעצם ההגדרה - מסוגל להפוך לצמח חדש שלם. דומה שזו רק שאלה של מציאת התנאים המתאימים. במידה רבה, מציאת התנאים המתאימים היא בעיה אמפירית: חיפוש "מתכון" מוצלח. אבל לצמחים רבים כבר נמצאו המתכונים המתאימים, והחיפוש אחר "מתכונים" מסתמך יותר ויותר על עקרונות מנחים תיאורטיים.

תרבית של תאי צמחים מציעה להם, בכלי זכוכית, תנאים מן הסוג שהיו זוכים לקבל בתוך צמח גדל: מצע מזין עם סוכר (לרוב סוכרוזה, סוכר הקנה), המתקבל בדרך הטבע בתהליך הפוטוסינתזה של הצמח; חומצות אמיניות; ומקדמי גדילה מתאימים, כלומר "הורמונים". כיוון שכך, הניסיונות המוקדמים ליצירת תרביות צמחים נכשלו רובם ככולם עד שנות ה-30, כי רק אז בודדו הורמוני הצמחים הראשונים (הראשון מהם היה האוקסין IAA, חומצה אינדול-אצטית, ב-1934). ההצלחה האמיתית הראשונה הושגה ב- 1939, כאשר הצליחו החוקרים להחזיק במצב פעולה רקמות גלד מבודדות של גזר וטבק בתרבית.

התגלית המכרעת הופיעה בשנות ה-50: יש חשיבות לפרופורציות בין ההורמונים (אוקסינים לציטוקינינים). ב-1958 שוכנע גוש של תאי גזר בתרבית, זו הפעם הראשונה, ליצור צמח שלם. כעבור שנתיים, בצרפת, יצר ז'ורז' מורל שבט של סחלבים מהסוג Cymbidium מתאים יחידים, וכך יצר תעשייה שהפכה את הסחלב לפרח שווה לכל נפש, והצילה לפחות אחדים מסחלבי היערות הטרופיים מהתנפלותם של אספנים מקצועיים. עוד שנתיים, והתפרסם ה"מתכון" הראשון להרביית תאי טבק: לא נוסחה אוניברסלית (כי לא תיתכן נוסחה אוניברסלית), אבל בהחלט נקודת מוצא טובה. ב-1965 כבר נוצרו צמחי טבק שלמים מתאים יחידים.

ליכולת ליצור צמחים שלמים מתאים יחידים יש יישומים רבים. ראשית, כפי שחזה ז'ורז' מורל, תאי צמחים יחידים הפטורים מנגיפים יפיקו צמחים שלמים פטורים מנגיפים, ולפיכך שושלות פטורות מנגיפים, ואת זאת קשה מאוד להשיג בצמחים רבים בשיטות המקובלות. אחד הגידולים החשובים הראשונים שנהנו משיטה זו היה המניהוט (קסווה), גידול מסחרי בקליפורניה (כבסיס לפרוקטוזה, סוכר הפרי, ולדלק אלכוהולי), אבל חשוב מזה, מוצר מזון בסיסי באפריקה. בהודו, תרביות של מריסטמים (ולא תאים יחידים) מספקות שבטים חשובים, פטורים ממחלות, של תפוחי-אדמה.

שנית, המשביחים יכולים ליצור שבטים שלמים מתאים שונים שנלקחו מאותה הרקמה (שבטים, כאמור, הם קבוצות של פרטים זהים גנטית). כמובן, יש כמה גידולים שקל מאוד להשביטם באמצעות ייחורים: ורדים ותפוחים, לדוגמה. אבל גידולים אחרים, חשובים ביותר, שהיה רצוי מאוד להשביטם, פשוט אינם יוצרים ייחורים או "עיניים" שאפשר להרכיבן. לצמחים כאלה, שאין להם דרך טבעית לרבייה אל-זוויגית, ההשבטה מתרבית רקמה היא מתת שמים. הסחלבים הם אחת הדוגמאות לכך, אבל חשיבות מעשית רבה יותר יש לדקלים.

דומה שהחשוב ביותר מכל הדקלים הללו - אולי לאו דווקא במונחים מסחריים, אבל ודאי שבמונחים חברתיים - הוא דקל הקוקוס, מקור ל"בשר", לסיבים ולשמן. אלא שמעשה שטן, קשה מאוד "להשביח" דקלי קוקוס. העץ הזה נוטה מטבעו לרביית-חוץ - קושי בפני עצמו בעיני המשביחים – ומשך הדור שלו ארוך מאוד, חמש עד שש שנים עד למתן פרי, עשר עד שאפשר לראות אם איכותו טובה, ומשך חיים יצרני כולל של שישים עד שבעים שנה. עם זאת ברור שיש לקוקוס פוטנציאל גנטי להשבחה, כי העצים המשובחים ביותר בכל מטע נתון (למשל במדינת קרלה שבדרום הודו, או בפיליפינים) מסוגלים לתת למעלה מ-400 אגוזים בעונה, שעה שהממוצע (בקרלה) הוא רק 35 בערך. אבל שלא כמו תפוחי קוקס ועצים רבים אחרים, דקל הקוקוס אינו מצמיח ייחורים או אמצעי הרכבה אחרים שאפשר להרבות בעזרתם את ה"עילית", ולעקוף כך את הצורך בהרביה זוויגית.

משום כך ניסו מדענים בוויי קולג' של אוניברסיטת לונדון ובמעבדות הינדוסטן ליוור בבומביי, במשך שנים רבות, להרבות דקלי קוקוס מתרביות רקמה. בשני המקומות החלו ברקמת עלה. בדיעבד, יצירת התרבית לא היתה קלה - הדקלים אינם נוחים לטיפול מעין זה, שלא כמו הסוככיים (משפחת הגזר) או הסולניים (משפחת הטבק, העגבנייה ותפוח-האדמה). אבל המחקר עלה יפה. כיום מגדלים בקנה-מידה מסחרי דקלי קוקוס מושבטים מן העילית. שבטים שונים גדלים זה בצד זה: בעלי המטעים לא ינהגו בחוכמה אם ייטעו ביחד דקלים רבים מטיפוס אחד, מחשש למגיפה.

אבל השבטת צמחים מתאים יחידים חושפת מוזרות מסוימת, שהיא מביכה מצד אחד, אולם מעניקה לביולוג הזריז בונוס חשוב, מצד שני. כי הפרטים בשבט התרבית אינם זהים זה לזה בכל המקרים - אף-על-פי שכולם נוצרו מתאים זהים גנטית, לכאורה. מדובר בתופעה הקרויה שונות סומקלונית.

לפריטים נוספים מתוך הפרק:

השבחה
השבחה : השפעת החקלאים הראשונים על צמחים ובעלי-חיים
השבחה : ההשבחה שמלפני המשביחים
השבחה : מין חדש על רגל אחת: פוליפלואידיות
השבחה : הופעת המשביח המקצועי
השבחה : יתרונות ההשבחה המודרנית על החקלאות הפשוטה
השבחה : רביית-פנים ורביית-חוץ
השבחה : הכלאה לאחור
השבחה : מכלוא F1
השבחה : הרחבת המאגר הגנטי
השבחה : גידולים חדשים באמצעות פוליפלואידיות
השבחה : משחקי כרומוזומים
השבחה : הכפלה אל-זוויגית
השבחה : הזינוק הגדול קדימה: תרבית רקמות צמחים (פריט זה)
השבחה : שונות סומקלונית
השבחה : מכלואים סומטיים
השבחה : בהמות משק
השבחה : "יעילות"
השבחה : גזעים נדירים
השבחה : "השבחה" מהי?

ביבליוגרפיה:
כותר: השבחה : הזינוק הגדול קדימה: תרבית רקמות צמחים
שם  הספר: מהנדס הגן : גנים וגנטיקה : ממושג התורשה עד ליצירת חיים
מחבר: טאג', קולין
תאריך: 1996
הוצאה לאור: ספרית מעריב
הערות: 1. מאנגלית: עמנואל לוטם.
הערות לפריט זה: 1. המאמר הוא חלק מפרק 6 בספר.
הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית