اختبار تأثير المبيدات في خلايا الحشرات في الزجاج

  تشكل الآفات الحشرية تهديداً كبيراً للمزروعات وبالتالي للغذاء العالمي، بالإضافة إلى أنها تنقل العديد من الأمراض الخطرة على صحة الإنسان والحيوان وقد لعبت المبيدات الكيميائية دوراً كبيراً في مكافحة الآفات الحشرية. وطرأ تطور كبير على هذه المبيدات خلال السنوات العشرة الأخيرة، وتعتبر هذه المبيدات شديدة السّمية للثدييات وشكلت مشاكل بيئية خطيرة بسبب عدم انتقائيتها، إذ أدى الاستخدام الكثيف لهذه المبيدات في مكافحة الآفات الحشرية إلى ظهور صفة المقاومة الحشرية لها مما يجعلها غير فعالة في المكافحة حتى في التراكيز العالية جداً.

مبيدات جديدة

إن البحث عن مبيدات جديدة فعالة في مكافحة الحشرات وذات آلية تأثير مختلفة ومتخصصة بالآفة المستهدفة وقليلة السمية، للبيئة أصبح هدف المخابر البحثية حول العالم، ويراد من ذلك إنتاج مبيدات جديدة تؤثر في الحشرة في مواضع متخصصة وقد تم اللجوء إلى المبيدات الحيوية كالعوامل الممرضة في مكافحة الحشرات، إذ تم استخدام بكتريا Bacillus thuringiensis(BT) التي تؤثر في موضع متخصص في الحشرة أي في الأمعاء وتوجهت الأبحاث حديثاً نحو استخدام الهرمونات الحشرية أو ما يسمى بمنظمات النمو(IGR) في المكافحة، ومازالت الأبحاث مستمرة لإيجاد مبيدات حيوية أو مبيدات متخصصة ذات أثر فاعل على الآفة المستهدفة وقليلة الضرر على الأعداء الحيوية والحشرات النافعة.

وبالاستناد إلى فيزيولوجيا الحشرات والنظام الهرموني لها فقد تطورت طرق اختبار المبيدات الحشرية وذلك لمعرفة التأثير الدقيق للمبيدات خاصة في المستوى الخلوي والأنزيمي، إذ تم  إنتاج مبيدات حشرية جديدة تؤثر في الجهاز العصبي للحشرة أو استقلاب الطاقة أو العضلات أو تركيب أمعاء الحشرة،  ولجأت مصانع المبيدات في الآونة الأخيرة إلى استبدال دراسة السمية للمبيدات الحشرية على الحيوان أو الحشرة باختبارها في الخلايا الحشرية المزروعة في الزجاج بهدف إنجاز نظام اختبار لسمّية المكونات الدقيقة للمبيد للوصول للمركبات النهائية الجاهزة للاستخدام وتقدير السمية لكامل الحشرة أو الحيوان بدقة، واكتشاف آليات تأثير جديدة للمبيدات. ويمتاز اختبار المبيدات في الزجاج بإمكانية تطبيقه في المخبر والتحكم به حيث يعطي نتائج دقيقة وتقدير دقيق لسميّة المبيد، كما يتيح أتمتة هذه الطرق واستخدام أجهزة حديثة لتقدير السمّية بالإضافة لكون هذه الاختبارات بسيطة، ومنخفضة التكاليف وذات فائدة عالية.

خطوط الخلايا الحشرية

 حقق استخدام خطوط الخلايا الحشرية Cell Line هذه المعايير وأصبحت هذه الخطوط أدواتاً مفيدةً وهامة في اختبار فعالية وسميّة المبيدات الحشرية بما تمتاز به من تجانس، إذ تمثل الحشرة الكاملة بما تختزله من مكونات، مما يتيح اختبار المبيدات على هرمونات الحشرة كهرمون الفتوة Juvenile hormones (JH) ومسار الاستقلاب في الحشرة الذي يفتح المجال لإنتاج مبيدات جديدة شديدة التأثير، ذات فعالية عالية، متخصصة بمواقع معينة وقليلة السمّية للبيئة وللثدييات.

هدف البحث إلى:

تأسيس تقانة زرع الخلايا الحشرية محلياً.

اختبار فعالية تراكيز مختلفة لعدد من المبيدات الحشرية على الخلايا الحشرية المزروعة في الزجاج.

استخدام المزارع الخلوية الحشرية لاختبار تأثير المبيدات

تم زرع خلايا Sf9 الحشرية المنتجة من نسج المبايض غير الناضجة لعذراء فراشة Spodoptera frugiperda، وتم تكثيرها من خلال إجراء الزرع الثانوي للخلايا (23 زرع ثانوي) كما تم تجميد الخلايا. جرى التوصيف المورفولوجي لخلايا Sf9 باستخدام التلوين بثلاثة طرق: ملون أزرق التريبان، وملون رايت، وملون غيمزا، وتبين وجود خلايا كروية كبيرة الحجم وأخرى صغيرة، وخلايا شبيهة بالأرومة الليفية الفيبروبلاست البشرية. ولوحظ وجود خلايا كبيرة الحجم وشفافة تسمى البالعات، كما تبين وجود نمطين مختلفين من خلايا Sf9 هما: خلايا وحيدة النوى، وعديداتها.

تم دراسة تأثير ثلاثة مبيدات هي: مبيد دايمثوات Dimethoate الفوسفوري ومبيد دلتا مثرين Deltamethrin البيروثرويدي ومبيد أسيتامبرايد Acetamiprid من النيكوتينات الصناعية، وهي تعمل وفق المراجع بطرق تأثير مختلفة، وبتراكيز مختلفة (من 0.5 ميكروميتر  إلى 500ميكروميتر  ( وتم  قياس تثبيط نمو الخلايا باستخدام اختبار التترازوليوم MTT  وحسب التركيز المثبط لكل من 50% و20% من الخلايا من خلال تحليل معامل الانحدار باستخدام برنامج ميكروسوفت Excel. بينت الاختبارات السميّة للمبيدات أن مبيد دلتا مثرين هو الأكثر سمية ( IC50=132.5 ميكروميتر, IC20=46.8 ميكروميتر), ولوحظ ازدياد عدد خلايا البالعات بازدياد تركيز المبيد. 

ويمثل هذا البحث تطبيقاً هاماً لاستخدام المزارع الخلوية الحشرية كوسيلة لاختبار تأثير المبيدات وخاصة الجديدة منها في شروط المختبر.

المقترحات

متابعة دراسة تأثير المبيدات في الخلايا وذلك من خلال إجراء الدراسات الجزيئية والبروتينية لتحديد موقع التأثير  لهذه المبيدات.

تطبيق اختبارات حيوية لمبيدات أخرى ذات طريقة تأثير مختلفة في خلايا الحشرات.

اختبار تأثير مواد أخرى كيميائية أو عضوية في خلايا الحشرات بهدف استخدامها في مكافحة الآفات.

ربط الاختبارات في خلايا الحشرات في الزجاج بالاختبارات على الحشرات.

اختبار تأثير المستخلصات الفطرية والبكتيرية المرشحة للاستخدام في مكافحة الحشرات في خلايا الحشرات.

اختبار تأثير المبيدات في خطوط خلايا الثدييات لتحديد سميّتها.