يلعب معمل الوراثة الخلوية دورًا حاسمًا في صون الموارد الوراثية النباتية والحيوانية، مع التركيز على دراسة تركيب ووظيفة الكروموسومات. ويتضمن ذلك تطبيق تقنيات متنوعة مثل التنميط الكروموسومي، والتحزيم الكروموسومي، والتهجين الموضعي لفهم التنوع الوراثي، والمسارات التطورية، والقدرات التربوية.
وتستند الدراسات الكروموسومية إلى فحوصات مرئية لشرائط التحزيم من النوع C والنوع GTG، بالإضافة إلى الأحزمة الفلورية ومؤشرات التهجين الموضعي المتألق، وذلك في محاولة لتقديم تفاصيل دقيقة وتوصيفات معيارية للتنميط الكروموسومي. وبشكل عام، تهدف هذه الفحوصات إلى رسم الخرائط الكروموسومية للنباتات البرية، والحيوانات، والسلالات المحلية، والتي يمكن الاستفادة منها في برامج التربية المختلفة وتحديد العدد الكروموسومي في تضاعفات المجموع الجيني الثنائية والمتعددة.
وتساهم المعلومات المستمدة من دراسات الكروموسومات في تصنيف النباتات والحيوانات، فضلًا عن تحديد المواقع التصنيفية وعلاقات القرابة بين النباتات.
وتُجرى دراسات السمية الوراثية والسمية الخلوية (مثل قياس النشاط الانقسامي، ومعدل تكرار النوى الصغيرة، والتشوهات الكروموسومية في الانقسامات الخلوية الميتوزية) كدليل على مدى الاستقرار الوراثي والقدرة على التكيف مع الظروف البيئية المصرية في الأصناف، والسلالات المحلية، و/أو المدخلات النباتية، ومدى تحملها للإجهادات الحيوية وغير الحيوية. وعلاوة على ذلك، تهدف هذه الدراسات إلى رصد أي ارتباط قائم بين عدم الاستقرار الخلوي والصفات الزراعية والاقتصادية، بالإضافة إلى الكشف عن حيوية حبوب اللقاح لمختلف الأصناف والسلالات والمدخلات.
ويمتلك معمل الوراثة الخلوية خبرة واسعة في التنميط الكروموسومي باستخدام تقنيات التحزيم والتهجين الموضعي المتألق (FISH). وهو مجهز بميكروسكوب عمودي (Leica DM2500) مزود بكاميرا رقمية أحادية اللون ومبردة (Leica DFC340FX)، وميكروسكوب فلوري عمودي (Leica DM4 B) مزود بكاميرا رقمية ملونة ومبردة (Leica DFC450C)، مع نظام برمجيات آلي لمعالجة التنميط الكروموسومي القياسي عالي الدقة (Leica CW4000). كما يضم المعمل حاضنة مبردة وكابينة أمان بيولوجي.
ويهدف المعمل إلى استخدام التقنيات المعملية الحديثة وابتكار طرق جديدة تضمن الوصول إلى وسائل سريعة ودقيقة تدعم عمليات تقييم وتصنيف الموارد الوراثية، سواء كانت نباتية أو حيوانية.
رؤيتنا
البصمة الوراثية الخلوية للموارد الوراثية المصرية.
التطبيقات
دراسات التنوع الوراثي: من خلال فحص التغيرات والتباينات الكروموسومية، يستطيع العلماء تقييم التنوع الوراثي داخل الأنواع وبين بعضها البعض، وهو أمر أساسي لبرامج الحفظ والتربية.
الدراسات التطورية: تساعد الوراثة الخلوية في تتبع علاقات القرابة التطورية وفهم كيفية تباعد الأنواع وتمايزها بمرور الوقت.
برامج التربية: يسهم فهم التركيب الكروموسومي للنباتات والحيوانات في تسهيل عملية انتخاب الصفات المرغوبة لأغراض التربية وتحسين السلالات.
مقاومة الأمراض: يمكن لدراسات الوراثة الخلوية تحديد العوامل الوراثية التي تساهم في مقاومة الأمراض لدى النباتات والحيوانات، وهو أمر بالغ الأهمية لتطوير أنواع سلالية مرنة وقادرة على الصمود.
الأثر والمردود
صون الموارد الوراثية: يضمن الحفاظ على التنوع الوراثي قدرة الأنواع على الصمود أمام التغيرات البيئية والأمراض.
القطاع الزراعي: يساهم تعزيز جودة المحاصيل والثروة الحيوانية من خلال برامج التربية القائمة على أسس علمية ودراسات دقيقة في دعم الأمن الغذائي واستدامته.
البحث العلمي: تقدم الوراثة الخلوية رؤى جوهرية في مجالات علم الوراثة وعلم الجينوم، مما يدفع بعجلة المعرفة العلمية إلى الأمام.
الطرق والتقنيات المستخدمة
1. السمية الوراثية والسمية الخلوية
الكشف عن معدلات تكرار كل من:
التشوهات الكروموسومية
النوى الصغيرة
النشاط الانقسامي الميتوزي
النشاط الانقسامي الميوزي
الاستقرار الكروموسومي
2. دراسة الكروموسومات
التنميط الكروموسومي (الكاريوتايب): تتضمن هذه التقنية تنظيم وتحليل الكروموسومات للكشف عن الشذوذات والتباينات الوراثية.
تركيب التحزيم الكروموسومي: استخدام صبغة جيما لتحديد النمط القياسي للتحزيم من النوع C والنوع G.
التحزيم الكروموسومي الفلوري المقارن: من خلال دراسة أنماط التحزيم الفلوري باستخدام صبغات الكروموميسين A3 (CMA)، و40-6-دياميدينو-2-فينيل إندول (DAPI)، وتحزيم مناطق منظم النواة (NOR).
The main objectives of the cytogenetics Laboratory are focused on the investigation of cytological disturbances and genetic disorders. These could be achieved through the study of:
Mitotic activity, frequency of micronuclei and the chromosomal aberrations in mitotic cell divisions as an indication of the adaptability to the Egyptian conditions in varieties, landraces and/or accessions
Meiotic irregularities, frequency of micronuclei and the chromosomal aberrations in meiotic cell divisions as an indication of the cytological instability in varieties, landraces and/or accessions. Moreover, to detect any existing association between the cytological and instabilities and agronomic characters.
Testing the pollen grain viability of different varieties, landraces and/or accessions.
Determination of chiasma frequency to test the recombination potential in varieties, landraces and/or accessions.
Investigate the chromosomal maps of wild plants, animals and landraces which can be utilized in the different breeding programs.
Study the different field and agronomic cytogenetically as related to agronomic and morphological characteristics to conclude the degree of genetic stability.
Chromosomes morphological characterization
From the karyotype analysis, the two homologues (a and b) of each chromosome pair were judged according to similarities in length of short arm, long arm and total lengths and centromeric index percentage.
Microscope examination, karyotyping and idiograming
Chromosomes examination was performed using a vertical fluorescence microscope (Leica DM2500) equipped with a cooled monochrome digital camera (Leica DFC340FX). Twenty cells with clearly observable and well spread were examined and photographed at 100 × magnification under oil immersion. Chromosome counting and karyotyping were performed using the automated karyotyping & FISH software processing (Leica CW4000) system. Idiograms were constructed from complete chromosomes which showed the maximum possible banding patterns in at least ten different metaphase plates.
Staff
Dr. Mona Ebrahim Abd El-Gawad +20 100 917 0469 monagenetist2012@gmail.com
Dr. Muhammad Ibrahim +20 100 695 1737 maibrahim30@icloud.com
معمل التحليل الكيميائي هو احد اهم المعامل الموجودة في البنك القومي للجينات، يقوم العمل فيه على تقييم و توصيف الموارد الوراثية النباتية على حسب تركيبها الكيميائي لمعرفه اهمية كل مورد وراثي والتعرف على المواد الفعالة الموجودة فيه وتقدير نسبتها بأدق الطرق وأحدث الأجهزة العلمية.
الاستراتيجية
بحث ودراسة احدث الطرق المعمليه للتحليل الكيميائى المستخدمة فى الكشف عن المكونات الكيميائية وتطبيقها على الموارد الوراثية الموجودة فى البنك القومى للجينات
توثيق البيانات والنتائج بعد الحصول عليها و مقارنتها مع المراجع العلمية المتخصصة.
المشاركة فى الدورات التدريبة لطلبة الجامعات والباحثين الجدد للحصول على الخبرة اللازمة فى ما يتعلق بطرق التحليل الكيميائى والتصنيف الكيميائى للموارد الوراثية النباتية.
الاهداف
تقدير المواد الفعالة الأساسية في كل مورد وراثي نباتي.
تقييم وتوصيف الموارد الوراثية النباتية على اساس تركيبها الكيميائي.
دراسة تأثير البيئة المحيطة بكل مورد وراثي على تركيبه الكيميائي وتفسير العلاقة بينهما.
ادخال البيانات والنتائج الخاصة بالتركيب الكيميائية لكل مورد وراثى نباتى الى قاعدة البيانات الخاصة بالبنك القومى للجينات لسهولة الحصول عليها والرجوع لها في اى وقت.
تقديم جميع المعلومات الخاصة بالخبرات في مجال التحليل الكيميائي لكل الباحثين والمهتمين بهذا المجال مع تبادل هذه الخبرات بين المعمل والمعامل الاخرى المتخصصة في هذا المجال.
دور المعمل
تعتبر معرفة التركيب الكيميائي لكل مورد وراثى نباتى من اهم الخطوات الواجب اخذها في عملية التصنيف والتوصيف وهنا تكمن اهمية معمل التحليل الكيميائى حيث يقوم هو بهذا الدور المهم. وبإستخدام أحدث الطرق والاجهزة العلمية يقوم المعمل برسم صورة تقديرية للتركيب الكيميائى لكل مورد وراثي ومعرفة الاختلافات في التركيب الكيميائى بين الموارد الوراثية النباتية وبعضها البعض كما تقوم النتائج بتفسير العلاقة بين البيئة المحيطة بكل مورد وتركيبه الكيميائي والمواد الفعالة الموجوده به.
فريق العمل
أ.د. عبير أحمد حمدى الحلوجى abeerelhalwagi@gmail.com
تُعد وحدة نظم المعلومات والتوثيق من الركائز الأساسية في بنك الجينات، حيث تضطلع بدور حيوي في تنظيم وإدارة البيانات المتعلقة بالموارد الوراثية النباتية. تهدف هذه الوحدة إلى ضمان جمع، توثيق، حفظ، وتحديث كافة المعلومات ذات الصلة بالأصول الوراثية النباتية، بما يشمل البيانات الجينية والمورفولوجية والبيئية والجغرافية، وكذلك معلومات الحفظ والصيانة والتوزيع. ومن خلال تطوير قواعد بيانات متكاملة وحديثة، تتيح الوحدة تتبع كل مادة وراثية منذ لحظة إدخالها إلى البنك وحتى استخدامها في أنشطة البحث أو الإكثار أو التوزيع. كما تعمل على ربط هذه البيانات بمعايير دولية مثل تلك المعتمدة من منظمة الفاو (FAO) ونظام المعلومات العالمي للموارد الوراثية النباتية (GENESYS)، مما يسهم في تعزيز الشفافية وتبادل المعلومات على المستوىين الوطني والدولي.
بالإضافة إلى ذلك، تسهم وحدة نظم المعلومات والتوثيق في تسهيل الوصول إلى الموارد الوراثية عبر منصات إلكترونية تفاعلية تتيح للباحثين وصناع القرار والمزارعين استكشاف التنوع الوراثي المتوفر، وتحليل البيانات باستخدام أدوات ذكية تدعم اتخاذ القرارات العلمية والزراعية. كما تلعب دورًا مهمًا في توثيق المعارف التقليدية المرتبطة بالاستخدامات الزراعية والطبية للنباتات المحلية، بما يضمن نقلها للأجيال القادمة وحمايتها من الاندثار. وتحرص الوحدة على مواكبة التطورات التقنية من خلال استخدام نظم إدارة قواعد البيانات المتقدمة، وتقنيات الذكاء الاصطناعي لتحليل البيانات وتوقع سلوك الأصول الوراثية تحت ظروف بيئية مختلفة، مما يعزز من كفاءة جهود الحفظ والتكيف مع التغيرات المناخية.
وباختصار، فإن وحدة نظم المعلومات والتوثيق تمثل العمود الفقري لعمليات الحفظ والاستخدام المستدام للموارد الوراثية النباتية، حيث تدمج بين التكنولوجيا والمعرفة لحماية ثرواتنا الوراثية، وضمان استدامتها كرافد أساسي للأمن الغذائي والسيادة الزراعية..
المعشبة هي عبارة عن متحف يضم مجموعة من عينات النباتات المحفوظة الخاصة بالبنك القومي للجينات والبيانات المرتبطة بها. قد تكون هذه العينات نباتات كاملة أو أجزاءً منها، وعادةً ما تكون في صورة مجففة ومثبتة على فرخ ورق مقوى، ولكن اعتمادًا على طبيعة المادة النباتية، يمكن أيضًا حفظها في الكحول أو أي مواد حافظة أخرى.
وتُستخدم العينات الموجودة في المعشبة كمرجع أساسي عند وصف التصنيفات النباتية، وقد تمثل بعض هذه العينات “عينات نمطية” أو مرجعية فريدة.
أهمية المعشبة في البنك القومي للجينات
تعتبر المعاشب ركيزة أساسية لدراسة تصنيف النباتات، والتطور السلالي، والتوزيع الجغرافي، ومراقبة التنوع البيولوجي، والتعرف على الفلورا والنباتات الخاصة بمنطقة معينة.
كما تحفظ المعاشب سجلًا تاريخيًا للتغيرات التي تطرأ على الغطاء النباتي بمرور الوقت، حيث يستخدم علماء البيئة هذه البيانات لتتبع التغيرات المناخية وتأثير الأنشطة البشرية.
إعداد عينات المعشبة
الجمع
الخطوة الأولى هي جمع الموارد الوراثية للنبات بحيث تكون كاملة قدر الإمكان؛ ففي حالة الأعشاب الصغيرة يُفضل جمعها دائمًا بجذورها، أما في حالة الأشجار أو الشجيرات فيكفي جمع فرع يحمل أوراقًا مكتملة النمو، ويُستحسن أن يحتوي أيضًا على أزهار أو ثمار. وتعد العينات التي تبدو جافة تمامًا ونضرة هي الأنسب للجمع.
يجب تنظيف العينات المجمعة بعناية من جميع الحشرات، وشبكات العنكبوت، والأجسام الغريبة العالقة بها.
كما يجب ترقيم العينات المجمعة ووضع بطاقات البيانات عليها، وترتيبها داخل المجلد بين بضع طبقات من الورق.
ومن الجدير بالذكر أن التقاط صور ملونة لكل نبات في بيئته الطبيعية يرفع من جودة وقيمة العينة المعشبية.
التجفيف
تتضمن عملية التجفيف إبقاء العينات مضغوطة بين طبقات من الورق حتى تخلو تمامًا من محتواها المائي الأصلي.
التثبيت
بمجرد تجفيف العينات، يتم تثبيتها بشكل ظاهر على فرخ ورق مقوى. وأفضل ورق تثبيت دائم هو الورق الأبيض الجيد أو الورقي القشدي (من نوع الكارتريج)، لا سيما المصنوع بنسبة 100% من الخرق القطنية أو لب الخشب الكيميائي. وتتراوح أبعاد ورق التثبيت عادةً بين 42 × 26 سم إلى 45 × 30 سم.
ويمكن تغطية العينات المثبتة الأكثر رقة ونعومة بورقة واقية شفافة.
ويمكن أن تحوي الأظرف الورقية الصغيرة أجزاءً معينة من النبات (مثل البذور) أو النباتات الصغيرة جدًا؛ وعند طي هذه الأظرف ولصقها على الفرخ، يجب أن يكون من الممكن فتحها بشكل مسطح وإغلاقها دون الحاجة إلى مشابك، كما يجب أن تحافظ على محتوياتها بأمان.
أما العينات الخشبية السميكة فيمكن ربطها وتثبيتها بخيوط من الكتان أو القطن، وتُعقد هذه الخيوط على الظهر المعاكس للفرخ الورقي.
وضع بطاقات البيانات
يجب أن تحتوي كل عينة على بطاقة بيانات خاصة بها ومثبتة على الفرخ الورقي الخاص بها.
وينبغي أن تتضمن البطاقة التسمية التصنيفية (العائلة، الجنس، النوع، … إلخ)، إلى جانب معلومات عن تاريخ ومكان الجمع، وملاحظات بيئية عن الموقع، واسم جامع العينة، والشخص الذي قام بالتعريف والتصنيف. ولتدوين هذه البطاقات، يُنصح باستخدام حبر دائم ومقاوم للماء، أو استخدام قلم رصاص (بدرجة رصاص متوسطة).
الترتيب والتصنيف
تستخدم معظم المعاشب نظامًا قياسيًا لتنظيم عيناتها داخل خزائن المعشبة. وتُرتب فروع العينات في مجموعات بناءً على الأنواع التي تنتمي إليها، وتُوضع داخل مجلد كبير يُصنف ويُسمى عند حافته السفلية، ثم تُخزن مجلدات الأجناس بعد ذلك. ويمكن ترتيب المجموعة هجائيًا، أو تصنيفها أولًا إلى مجموعات صغيرة (بحسب المنطقة، أو الحالة، …) ثم ترتبيها هجائيًا.
تلعب الوراثة الجزيئية دورًا محوريًا في العديد من جوانب الحفظ، مثل توصيف التنوع الوراثي النباتي لأغراض تحسين آليات الاستقطاب، والصيانة، والاستخدام. وبشكل عام، أُجريت دراسات عديدة حول التطور السلالي وتقييم الأنواع، وأسفرت عن كم هائل من المعلومات القيمة. ومؤخرًا، طُبقت التقنيات الجزيئية على المشكلات ذات الصلة المباشرة من أجل فهم طبيعة ومدى الاختلافات والتباينات الوراثية داخل وبين الأنواع والمدخلات النباتية المختلفة.
خطة العمل العالمية
توفر خطة العمل العالمية إطارًا علميًا وفنيًا شاملًا للإجراءات الدولية والوطنية على المستوى العالمي. وقد اعتمدت 150 دولة هذه الخطة في عام 1996 بموجب إعلان لايبزيغ، وحظيت بتأييد خطة عمل مؤتمر القمة العالمي للأغذية واتفاقية التنوع البيولوجي (منظمة الأغذية والزراعة، 1996). وتقدم خطة العمل العالمية 20 منطقة نشاط ذات أولوية.
وتحدد خطة العمل العالمية دورًا للتقنيات الحيوية في منطقة النشاط ذات الأولوية رقم 11: “تعزيز الزراعة المستدامة من خلال تنويع الإنتاج المحصولي وتوسيع نطاق التنوع في المحاصيل”.
ويتمثل أحد أهدافها في: “تعزيز هدف تحقيق مستويات أعلى من التنوع الوراثي بما يتوافق مع زيادة الإنتاجية والاحتياجات الزراعية، بما في ذلك مجالات الإنتاج المحصولي، وتربية النباتات، وبحوث التطوير والتكنولوجيا الحيوية”. وفيما يتعلق ببناء القدرات: “ينبغي للحكومات ونظمها الوطنية للبحوث الزراعية، بدعم من المراكز الدولية للبحوث الزراعية وغيرها من منظمات البحوث والإرشاد، الاستفادة من تقنيات التكنولوجيا الحيوية الحديثة لتسهيل توسيع القاعدة الوراثية للمحاصيل”.
كما تؤدي التقنيات الحيوية دورًا في تحقيق أنشطة أولوية أخرى لخطة العمل العالمية، لا سيما على سبيل المثال لا الحصر:
منطقة النشاط ذات الأولوية رقم 5: استدامة المجموعات الحالية المحفوظة خارج موقعها الطبيعي.
منطقة النشاط ذات الأولوية رقم 8: التوسع في أنشطة الحفظ خارج الموقع الطبيعي.
منطقة النشاط ذات الأولوية رقم 9: التوسع في عمليات التوصيف والتقييم وزيادة عدد المجموعات الأساسية لتسهيل الاستخدام.
منطقة النشاط ذات الأولوية رقم 10: تكثيف جهود التحسين الوراثي وتوسيع القاعدة الوراثية.
أدوار التكنولوجيا الجزيئية في دراسات الموارد الوراثية النباتية
دراسات التنوع الوراثي
دراسة القرابة والتنوع الوراثي.
دراسة تعدد الأشكال الجينية (التنوع المظهري والوراثي) في الأصناف المحلية والسلالات الزراعية.
تخيل كبسولة زمنية مليئة بالبذور، قد لا تكون هناك حاجة إليها لعشرات أو حتى مئات السنين. هذا بالضبط ما يحدث في مختبر حيوية البذور في البنك القومي للجينات (NGB)، حيث يتم حفظ المواد الوراثية النباتية في درجات حرارة تصل إلى -20 درجة مئوية لضمان بقائها لفترات طويلة.
كيف تعيد جهود الحفظ الجيني كتابة قصة التنوع البيولوجي المفقود
هل تساءلت يومًا عما إذا كان بإمكاننا إعادة زراعة المحاصيل المصرية القديمة التي ازدهرت يومًا على ضفاف النيل؟ الإجابة تكمن في البنوك الجينية مثل البنك القومي للجينات (NGB)، حيث يتم حفظ آلاف البذور من الأصناف التقليدية والمهددة بالانقراض.
تتمتع مصر بتنوع وراثي غني يشمل النباتات ,الحيوانات والكائنات الدقيقة التي دعمت الزراعة عبر القرون. ولكن مع التحديات الحديثة مثل التغير المناخي وفقدان المواطن البيئية، كيف يمكننا ضمان بقاء هذه الموارد للأجيال القادمة؟
