المنحى التجاري لتقنيات الزراعة النسيجية النباتية

كثير من المحاصيل البستانية مثل الفاكهة والخضراوات ونباتات الزينة والتي تتكاثر خضرياً تم إنتاجها بأسلوب زراعة الأنسجة على النطاق المعملي في خلال السبعينيات من القرن الماضي دفع ذلك بعض أصحاب المشاتل إلى امتلاك والاستثمار في معامل خاصة بهم لزراعة الأنسجة ففي ولاية كاليفورنيا وحدها تم إنشاء حوالي 23 معملا خاصا وتوالت المعامل الأخرى التي أنتجت أعداداً كبيرة ذات مواصفات قياسية وخالية من الآفات والأمراض من النباتات المختلفة في فترة زمنية قصيرة.

وقد أخذت هذه المعامل في الانتشار مع مرور الزمن وقد شملت في البداية أغلب الولايات الأمريكية ثم عديد من دول أوروبا وتعدت ذلك إلى آسيا ثم حالياً بعض دول من إفريقيا والدول في الشرق الأوسط.

إن الهدف النهائي لعملية زراعة الأنسجة التجارية هو المكسب المادي كما هو الحال في اي مشروع تجاري، اعتمادا على طبيعة الإكثار الدقيق فإن المخرج النهائي هو عدد النباتات التي تخرج من المعمل سواء كانت لم تكمل المراحل المتعاقبة للإكثار في الصوب أي نباتات معملية in vitro أو التي تم أقلمتها ثم بيعت بعد ذلك في المشاتل  Anderson and Meagher, Boxus et al., 1977;)

1978; Sahai and Kunth, 1985, George, 2008)

يمكن تقسيم عملية الإكثار الدقيق التجارية إلى ثلاثة أقسام حسب ما يتم من عمليات وخطوات للوصول إلى المنتج النهائي للمستهلك وهي النباتات القابلة للزراعة في الحقل أو نباتات الزينة في أصص ومن الطبيعي أن العائد في حالة الانتهاء من جميع المراحل أكثر ربحاً وذلك يعتمد على مدى الاستثمارات التي يمكن ضخها في المراحل المختلفة والخبرة في مجالي المعمل والصوبات ومدى إمكانية تجنب المشاكل في كل هذه المراحل.

1- تتكون عناصر الإنتاج في هذا القسم الأول من توافر معمل لزراعة الأنسجة بمشتملاته الأساسية بصرف النظر عن حجم المعمل وفي نفس الوقت عدم توافر صوبات خاصة بالأقلمة والتربية. وفي المعمل يتم إنجاز مراحل إنتاج المرستيمات من نباتات الأم مع ملاحظة أن تكون ممثلة للصنف – خالية من المسببات المرضية وفي حالة فسيولوجية جيدة. ثم مراحل الإكثار المتتابعة حتى الوصول إلى النباتات الصغيرة وبأعداد ملائمة في أوعية الزراعة وهنا يمكن للشركة أو المعمل بيع أي منتج في مرحلة ما إلى معامل أخرى لاستكمال باقي المراحل او بيع المراحل المعملية النهائية (in vitro Plantlets) لجهات اخرى تمتلك صوبات الأقلمة والتربية.

2- في هذا القسم يتوافر معمل زراعة الأنسجة وصوبات ملحقة بالمعمل وهنا يمكن استكمال جميع خطوات الإكثار حتى الوصول إلى المنتج النهائي من أقلمه وتربية النباتات والبيع مباشرة إلى المستهلك.

3- بعض المزارعين يمتلكون الصوبات التي يتوفر فيها جميع إمكانيات الأقلمة والتربية ولديهم خبرة طويلة في هذا المجال وعلى علاقة بمعامل زراعة الأنسجة حيث يتم استكمال إنتاج النباتات في صورة نهائية والبيع للمستهلك.

وعلى أي الأحوال لكي ينجح المشروع التجاري لزراعة الأنسجة يجب أن يؤخذ في

الاعتبار النقاط التالية:

1. التمويل  Financing لبداية المشروع
2. الأبحاث والتطوير.
3. الأسعار لوحدة الإنتاج.
4. التسويق للمنتج.

بدأ التطبيق التجاري لزراعة الأنسجة النباتية في الولايات المتحدة بإكثار نباتات الاوركيد منذ عام ١٩٧٠ ومنذ ذلك الحين أدى ذلك إلى زيادة مضطردة في عديد من أصناف النباتات خلال 1985 حتي عام 1990 وأيضا في عدد الوحدات النباتية التي أنتجت تجارياً. مما قدر العائد بحوالي 15 مليار دولار أمريكي سنوياً جراء هذه الصناعة Debergh and Maene, 1981; Sahai and Kunth1985; Jones, 1990,

شكل يوضح إحدى المشاتل في الغرب من الولايات المتحدة التي تعتمد على أسلوب زراعة الأنسجة النباتية كمصدر أساسي للإكثار وخاصة نباتات الزينة حيث تلقى سوقا رائجة.

الآن هذه الصناعة قد تراجعت إلى حد ما في الولايات المتحدة نظراً لزيادة تكلفة الأيدي العاملة وتحاول الدول النامية حالياً المحافظة على تكلفة منخفضة للأيدي العاملة والعناصر المؤثرة الأخرى مما ينعكس على الإنتاج لاستقطاب مثل هذه الصناعة وتوطينها في الدول النامية. كما أن هناك فرصه لتصدير بعض من الإنتاج (1997,Govil and Gupta).

ولتلافي مشكله تكلفة الأيدي العاملة في الولايات المتحدة استحدث نظام أوتوماتيكي لإكثار النباتات وهذا النظام يستخدم بيئات غذائية خالية من السكر وتعتبر الطريقة أكثر كفاءة من الطريقة التقليدية للإكثار المعملي حيث تتميز في استخدام أوعيه زراعة كبيرة دون حدوث تلوث للبيئة المغذية، كما حدث تحسن في نمو النباتات الناتجة تحت ظروف اضاءة شديدة وتركيز عال من غاز ثاني أكسيد الكربون داخل أوعية الزراعة وللحصول على هذه الظروف توضع فلاتر على فوهة الوعاء يسمح بتبادل الغازات والتهوية المناسبة وتستخدم مضخة لدفع ثاني أكسيد الكربون إلى الداخل وقد استخدم هذا النظام في اكثار الفراولة والبطاطس والبطاطا (Kozai, 1988; Kozai and Xiao, 2006)

أي معمل تجارى يجب أن يوجه مجهوده الأساسي في إنتاج أصناف نباتية تحت الطلب وبكمية كبيرة وبسعر ملائم ولا تستطيع جهة أخرى إنتاجها بأسعار أقل، ولكن قد يؤدي ذلك إلى تخفيض الأسعار في حالة المنافسة. إن الإنتاج المثالي يرتبط بعناصر كثيرة من كفاءة العاملين وتطوير البيئات وظروف التحضين وعمليات فحص المنتج والنجاح في الحفاظ على الجودة.

كل هذا يقع على عاتق الأبحاث والتطوير التي يجب أن توضع في الاعتبار لكونها من أهم عناصر المنافسة في المجال التجاري ويمكن أيضا الاستعانة بمراكز البحوث والجامعات للمساعدة في هذا المجال. ولتخفيض تكلفة الإنتاج يجب أن يزداد عدد الوحدات المنتجة أي عدد النباتات. وفي حالة الوصول إلى الطاقة المثلى للمعمل في إنتاج معين يجب التفكير حين إذن في أصناف ومحاصيل أخرى جديدة في السوق. وهذا قد يقع على عاتق قسم الأبحاث والتطوير حيث يمكن الوصول إلى طرق وبروتوكولات لهذه الأصناف بسرعة ملائمة وأيضا عمل بعض التجارب الموسعة للوصول إلى أفضل خطة للإنتاج الموسع وبأسعار منخفضة التكلفة. حيث إنه يتم دراسة عديد من النقاط منها من يقوم بإنتاج هذه الأصناف ومراحل النمو المختلفة والمشاكل المرضية التي تواجه المحصول وهل هناك حقوق لمربي الصنف وأيضا هل من الملائم إنتاج هذا النبات خلال زراعة الأنسجة بدلا من الطريقة التقليدية وهل يمكن فتح سوق كبير لهذه الأصناف الجديدة؟ ويجب ملاحظه أنه في حالة الطلب من أكثر من معمل لصنف معين فإن هذا قد يقود إلى خسارة الجميع وتدني السعر.

وكأي عمل تجاري فإن العلاقة الطويلة بين المعمل والمستهلك والتي تعتمد على تبادل النفع والثقة المتبادلة يجب المحافظة عليها. وأيضا فمن الواجب متابعة النباتات بعد البيع في الحقول وإسداء النصح في بعض الأحيان للمزارع لتجنب الإصابة بالأمراض حيث إنه من المعروف أن ناتج زراعة الأنسجة خال من المسببات المرضية وليس مقاوما لهذه المسببات وقد يضطر المعمل لدفع تعويضات للمزارع عندما يكون الخطأ راجع للمعمل نفسه.

ويقصد بإدارة الإنتاج هو توافر نظام ملائم لزراعة الأنسجة لإنتاج العدد المطلوب من النباتات والتي هي مشابهة للأصل في الوقت الملائم وبالأسعار المنافسة Sahai and Kunth, 1985))

في بعض الأحيان لا يكون هناك وقت معين يلتزم به المعمل لتقديم هذه النباتات كما في حالة نباتات الزينة التي يتم إنتاجها على مدار العام، أما النباتات الأخرى مثل الموز والبطاطس فيجب أن تكون مرتبطة بوقت معين لطرح الإنتاج في السوق لارتباطه بموعد الزراعة في الحقل. وفي حالة التخلف عن هذا يضطر المعمل إلى تخزين المنتج مما يؤدي إلى خسائر مادية واضطراب في خطة المعمل للإنتاج.

يجب ألا يتوقع المرء أن النبات ذا الكفاءة المنخفضة أو الضعيفة في الحقل يتوقع منه كفاءة مرتفعة عند زراعته بالمعمل. وبالتالي من الضروري اختيار الصنف النباتي المميز ذي المواصفات الجيدة والمطابقة للصنف والخالي من الآفات والأمراض.

يمكن تقسيم تكلفه عناصر الانتاج الى:

أولاً: تكلفة استهلاك الكهرباء – الماء – إيجار المكان.

ثانياً: تكلفة إنتاج البيئات والتعقيم والغسيل والتنظيف.

ثالثاً: تكلفة العمالة واستهلاك الأجهزة.

رابعاً: تكلفه البحث والتطوير.

خامساً: تكلفة مرحلة الإنتاج في الصوبات.

ان الإكثار مع أقل قدر من الاختلافات خلال الزراعة النسيجية قد يعتمد هذا على طريقة التكاثر التي تكون قريبة من الطبيعة أو التقليدية في الإكثار الخضري للنباتات بمعنى آخر الابتعاد عن الطرق التي قد تقود إلى ظهور اختلافات أكثر مثل اختيار نظام وعلى العموم يراعى النقاط التالية في الإكثار التجاري:

1- استخدام المصدر النباتي من النباتات القوية الخالية من الأمراض والمطابقة للأصل.

2- الاحتفاظ ببعض المخزون Stock في بيئة خالية من منظمات النمو حيث لا تؤدى إلى التفريع وذلك كمرجع في حالة التلوث الشديد.

3- ليس هناك طريقة مؤكدة لعدم حدوث اختلافات في الناتج ولكن يمكن اتباع ما يقلل الاختلاف.

4- هناك ما هو متاح حالياً من طرق الوراثة الجزيئية مثل DNA Fingerprinting وذلك لقياس مدى الاختلافات الوراثية عن الأصل.

هناك العديد من المزايا التي تجعل الإكثار عن طريق زراعة الأنسجة يتفوق على الإنتاج التقليدي وهو الإنتاج الغزير والتماثل في الإنتاج وفرص أكثر للإكثار الحقلي لخلوها من المسببات المرضية ولكن هذه المميزات قد لا تدفع المستهلك لشراء المنتج. ولذلك فالذي يدفع للشراء هو انخفاض السعر أو على الأقل ألا يكون بسعر عال مبالغ فيه. وعلى هذا فإنه يجب أن يكون للمعمل نظام عالي الكفاءة في الإكثار حتى يتمكن من تغطية الاستثمارات التي وضعها وأيضا تكاليف العمل الجارية مع ربح مجز (Standaert-DeMetsenaere, 1991 and Jones and Sluis, 1991

قد يتطرق البعض إلى استخدام طرق تكنولوجية معينة لمحاولة خفض تكاليف الإدارة وتكاليف العمالة وخاصة في بعض الدول الصناعية الكبرى حتى يمكن شراء أجهزة أوتوماتيكية لإعداد البيئات وأجهزة توزيع البيئات لذلك استخدام أجهزة الحاسب الآلي لتلافي أخطاء إعداد البيئات وهذا قد يؤدي إلى تخفيض العمالة أو حتى استخدام نظم مغلقة خلال مخمرات (bioreactors) كل ذلك يؤدي إلى تخفيض التكلفة بمقدار الثلث. ولكن من ناحية أخرى فإن هذه الأساليب قد لا تكون ملائمة للدول الأقل نمواً وتؤدي إلى مشاكل عديدة في استيعاب الميكنة وفي صيانة الأجهزة والمعدات المعقدة فضلا عن التكلفة العالية لهذه المعدات وما يحتاجه إلى حسن الإدارة، وعلى هذا قد يكون القرار النهائي المرجح بعد حساب التكاليف ومدى الاستثمار الموجه لهذه الصناعة ومدي الفائدة التي سوف تجني منها.

شكل يوضح مخمر  bioreactorسعة 80 لترا للإنتاج التجاري في زراعة الانسجة النباتية بتصريح من معهد بحوث الهندسة الوراثية الزراعية – مركز البحوث الزراعية الجيزة – مصر.

من الأهمية العظمى معرفة تكلفة النباتات المنتجة ولحساب ذلك يجب الاحتفاظ بسجلات تفصيلية تحوي البيئات والعمالة وغير ذلك من المصروفات. بالرغم من إمكانية تجميع البيانات وتحليلها باستخدام الحاسب الآلي فإننا في الواقع نحتاج إلى نظام بسيط للوصول إلى نتيجة حاسمة وأيضا نحتاج إلى توقع عند تطبيق استخدام أسلوب العمل على نباتات جديدة للإكثار.

هناك بعض العناصر التي عن طريقها يمكن تخفيض تكلفة الإنتاج:

1- تكلفة العمالة بالشرق الأوسط ليست كمثيلتها في أوروبا وأمريكا الشمالية ولكن الإدارة الجيدة للمعمل تؤدي إلى كفاءة في الإنتاج من ناحية عدد الوحدات المنتجة وتخفيض عدد الساعات في العمل وهذا قد يكون عملاً شاقاً. وفي الحقيقة فإن زراعة الأنسجة لا تحتاج إلى عمال ذوي مهارات عالية ولكن قد يحتاج العمال إلى تدريب داخلي حتى يتم القيام بالعمل على أكمل وجه وكذلك المتابعة الدقيقة حتي نضمن انتاج عدد ملائم من الوحدات النباتية بمواصفات عالية.

2- تحضير كميات كبيرة من البيئات قد تكون وسيلة للإسراع في العمل وخفض عدد ساعات العمل ولكن إذا حدث خطأ في التحضير قد ينعكس ذلك سلباً على عملية الإنتاج ومن المفضل للإنتاج التجاري استخدام بيئات سابقة التجهيز لتلافي أخطاء التحضير ولضمان تماثل المنتج.

ومن ناحية أخرى فإن تخزين البيئات لفترة تحت ظروف درجة حرارة الغرفة قد يساعد على كشف التلوث. أو أخذ عينات ووضعها في الحضانة على درجة حرارة عالية (38م) يساعد في الإسراع من كشف التلوث. هناك طريقة أخرى هي زراعة بعض المنفصلات القليلة وتحضينها قبل البدء في زراعة كل المنفصلات.

3- استخدام أوعية الزراعة البلاستيكية والتي تستخدم مرة واحدة تكون مفيدة لتجنب الغسيل ولكن قد تزيد تكلفة الإنتاج ولذلك قد تفضل في بعض الدول الصناعية لأن تكلفة الغسيل ربما يفوق شراء مثل هذه الأوعية. وأيضا قد تساعد توافر أجهزه غسيل أوتوماتيكية في إنجاز العمل وتوفير الوقت.

4- هناك عنصران أساسيان في استهلاك الكهرباء في المعمل، الأول هو إضاءة الأرفف في غرفة التحضين وهي تمثل 65٪ والعنصر الثاني هو استخدام مكيفات حجرة التحضين (25٪). ومما ينصح به حين استخدام الضوء الفلوروسنت بأن يحتفظ بالترنسات خارج حجرة التحضين لخفض الأحمال الكهربائية وتوفير بعض الطاقة للمكيفات وحالياً يتوافر في الأسواق لمبات موفرة يمكن أن تخفض استهلاك الكهرباء وهي ذات انبعاثات حرارية أقل ولا تحوي ترنسات.

5- من المفيد أن يقوم المعمل بدراسة إمكانية زيادة أعداد النباتات في وعاء الزراعة مع المحافظة على جودة المنتج وعدم زيادة نسبه التلوث فإن هذا قد يؤدي إلى تخفيض في كمية البيئة المستخدمة وأيضا العمليات المتابعة من الغسيل ووقت التعقيم وغير ذلك.

6- من الملائم توفير مولد كهربائي احتياطي للمعمل برغم من زيادة التكلفة إلا أن انقطاع الكهرباء المتكرر في بعض المناطق قد يؤدي إلى خسائر كبيرة فضلا عن إرباك خطه العمل.

إحدى الشركات التجارية لإنتاج نخيل البلح في الكويت

وعلى سبيل المثال وليس الحصر يتركز الإنتاج التجاري في مصر على إكثار نباتات الموز وذلك لعدة أسباب منها سهولة إكثاره بالمعمل وارتفاع معدل الإكثار ولا يحتاج إلى بيئات زراعة معقدة. كما يمكن أيضا بيع الناتج على هيئة نباتات معملية in vitro إلى شركات أو أفراد لتكمل مراحل الأقلمة والتربية. وتتوافر الخبرة الملائمة في معظم المعامل التجارية وقد يرجع الفضل إلى النجاح في نقل هذه التكنولوجيا بواسطه المعامل البحثية الحكومية والجامعات، ومن ناحيه المستهلك (المزارع) فإنه يميل حاليا إلى استخدام نباتات ناتج زراعة الأنسجة وذلك لتجنب الإصابة بالأمراض كما يحدث في الزراعات التقليدية واقتناعه بجودة وكفاءة هذه النباتات . ويوجد في مصر حاليا حوالى ٢٠ معملاً تجارياً خاصاً مسجلاً ومرخصاً من قبل وزارة الزراعة ويتم إنتاج من 10 – 14 مليون نبات سنويا معظمهم نباتات موز بجانب بعض المحاصيل الأخرى مثل الفراولة والبطاطس والنخيل ونباتات الزينة المختلفة ويتم تصدير بعض الناتج إلى الخارج. بينما في دول الخليج العربي يتم التركيز على إكثار نخيل البلح إدراكاً لأهمية هذا المحصول الحيوي للمنطقة.

هناك بعض المشاكل في الإنتاج التجاري لزراعة الأنسجة حيث يجب الوضع في الاعتبار أنه قد يحدث تشبع في السوق من نوع معين من النباتات أو في وقت معين أو في سنة أو عدة سنوات مما يؤدي إلى مشاكل تسويقية حادة. مما يقتضي على الشركة أن تكون لها قدرة على المرونة والتحول إلى محاصيل بديلة أخرى. وأيضاً على المسئولين التكهن بالإنتاج الكلي للشركات والمعامل المنافسة حتى لا تحدث خسائر جسيمة نتيجة زيادة الإنتاج وذلك بالرجوع إلى معدلات الإنتاج في السنوات السابقة على مستوى القطر أو البلد ودراسة حاجة السوق الفعلية للمنتج ويجب أن لا نهمل رغبة المستهلك وتغيرها كما في حالة نباتات الزينة. وللحصول على المنفعة التجارية يراعى أن تكون هناك توازن بين العرض والطلب على صنف النبات ورغبة المستهلك.

في حالة الإنتاج العالي من المستحسن التخلص من النباتات في مرحلة in vitro عوضا عن الاستمرار في مراحل الصوبات لأن ذلك سوف يزيد من التكلفة وخاصة في حالة عدم القدرة على بيع المنتج أو حتى بيع القليل منه وإعدام ما تبقى.

إن الإنتاج البستاني عموماً يعتمد على الموسم ومواعيد محددة حيث يجب التوافق مع المواعيد التي لا يمكن الحيد عنها وعمل الخطط الجيدة للإنتاج في زمن محدد. وقد يتم اللجوء إلى تخزين المنتج لفترات محدودة تحت درجات حرارة منخفضة نسبياً وتقليل الإضاءة على أن لا تستخدم هذه الطريقة إلا في حدود ضيقة.

إن الاعتماد على خطوط إنتاج واحدة ستلاقي منافسة تجارية شرسة قد تؤدي إلى خسارة للجميع فيجب وجود بدائل لإنتاج نباتات أخرى كما أن نجاح إدخال نباتات جديدة إلى خطوط الإنتاج قد لا يستمر طويلاً لوجود منافسين آخرين في الساحة.

ومن المعلوم أن إدخال أي صنف جديد للإكثار المعملي قد يستغرق أكثر من عام وذلك قد يرجع إلى صعوبات تقنية حتى الحصول على مزرعة نظيفة ثم إرساء بروتوكول خطوات الإكثار المتتابعة وسلامتها للوصول للمنتج النهائي للنبات الجديد. وأيضاً مشكلة طول الوقت اللازم للوصول إلى المنتج القابل للتسويق التجاري.

تشكل إدارة المعامل بواسطة المحترفين والفنيين في زراعة الأنسجة عقبة في مجال التسويق حيث إنهم بعيدون عن مهارات التسويق الناجح للمنتجات ويظهر هذا بجلاء في المعامل ذات الحجم المتوسط والصغير وعلى هذا فمن المهم وجود إدارة للتسويق أو على الأقل الاستعانة بإحدى الخبرات في المجال للمعونة في تسويق المنتج.

وعلى العموم وبالرغم من النجاحات التي حققها الإنتاج التجاري لزراعات الأنسجة والإنتاج الغزير والمتماثل للنباتات يجب أن نتذكر أنه لا يزال هناك عديد من المشاكل والصعوبات المتعلقة بهذه الصناعة التكنولوجية - إن صح هذا التعبير - للوصول إلى منتج عال الجودة ويستطيع المنافسة في السوق المحلي والخارجي ولتحقيق أقصى فائدة تجارية من هذه الصناعة.

المصدر

أ.د تيمور نصر الدين، أ.د. ابراهيم عبد المقصود، د. محمد احمد محمد نجاتي. تقنيات وتطبيقات زراعة الانسجة النباتية. القاهرة. 2014.