mohammadjavaad
عضو جدید
ایا اصلا میشه کیوی و هندوانه رو با هم کاشت؟ واسه هم ضرر ندارن؟
مشاوره، سوال و درخواست مطالب مهندسی کشاورزی ...
- شروع کننده موضوع Phyto
- تاریخ شروع
میهن مشرقی
عضو جدید
بچه های گل کشاورزی خواهش میکنم کمکم کنید....(خیلی مهم و حیاتی....)
بچه های گل کشاورزی خواهش میکنم کمکم کنید....(خیلی مهم و حیاتی....)
کمممممممممممممممممممممممک.....
یه مقاله در مورد اناتومی چوب میخوام.....خیلی حیاتیه.......کمک کنید لطفا....
(خیلی ضروری و فوریه....اورژانسیه...)
بچه های گل کشاورزی خواهش میکنم کمکم کنید....(خیلی مهم و حیاتی....)
کمممممممممممممممممممممممک.....
یه مقاله در مورد اناتومی چوب میخوام.....خیلی حیاتیه.......کمک کنید لطفا....
(خیلی ضروری و فوریه....اورژانسیه...)
"Pejman"
دستیار مدیر مهندسی کشاورزی گیاهان دارویی
mohammadjavaad
عضو جدید
سلام. یه سوالی داشتم.من 200 تا نهال کیوی خریدم.میخوام همه رو موقتا تو یه فضای 30 متری بکارم و پاییز یا زمستون سال بعد که باغم خالی شد توش بکارم. به نظرتون این کار اشکالی توش هست؟اینجوری وقت بیشتری برای آماده سازی باغم دارم.از چند تا کارشناس پرسیدم گفتند مشکلی نداره.لطفا راهنماییم کنین.ممنون از شما
"Pejman"
دستیار مدیر مهندسی کشاورزی گیاهان دارویی
اگر در همون فضای 30 متری مراقبت بتونی بکنی ازش خیلی خوبه.... فقط باید مراقب آفات و امراض باشید
mohammadjavaad
عضو جدید
سلام.بابت سوالای مکررم میبخشین.بابت جواباتون هم ممنونم.میخواستم بدونم نر و ماده بودن نهال کیوی رو چه جوری میشه تشخیص داد.میدونم قلمه نر نر میشه و ماده ماده. منظورم وقتیه که از طریق بذر زیاد بشه.این درسته که نر سفیدتره و روی سطحش برجستگی داره و ماده اینجوری نیست؟
و یه سوال دیگه اینکه چه جوری میشه فهمید که یه نهال مرغوبه یا نه؟ بابت راهنماییهاتون ممنونم
و یه سوال دیگه اینکه چه جوری میشه فهمید که یه نهال مرغوبه یا نه؟ بابت راهنماییهاتون ممنونم
mohammadjavaad
عضو جدید
و جزوه یا کتاب معتبری راجع به کیوی میشناسین؟
عوامل موثر بر رشد گیاه
عوامل موثر بر رشد گیاه
سلام من مقداری بذر گوجه فرنگی ریز ،شاهدانه و فلفل دلمه ای دارم.من شنیدم که برای رشد سریتر و بهتر باید در هر زمانی (جوانه ،رشد تا گل دهی و زمانه گل دهیو بار )باید از نوعهای مختلف مواد مغزی خاک استفاده کرد. آیا کسی میدونه که در هر زمان باید چه چیزی به خاک اضافه کرد و مقداره اون چقد باید باشه؟این آدرسی که در ادامه میزارم نمونه خارجی این محصوله.ممنون میشم اگر کسی میدانه راهنماییم کنه که از کجا هم میتونم تهیه کنم .
این پک 3تایی برای 3 زمان مختلف که عرض کردم هست ظاهرا.
http://compare.ebay.com/like/260941533052?var=lv<yp=AllFixedPriceItemTypes&va
r=sbar&_lwgsi=y&cbt=y
عوامل موثر بر رشد گیاه
سلام من مقداری بذر گوجه فرنگی ریز ،شاهدانه و فلفل دلمه ای دارم.من شنیدم که برای رشد سریتر و بهتر باید در هر زمانی (جوانه ،رشد تا گل دهی و زمانه گل دهیو بار )باید از نوعهای مختلف مواد مغزی خاک استفاده کرد. آیا کسی میدونه که در هر زمان باید چه چیزی به خاک اضافه کرد و مقداره اون چقد باید باشه؟این آدرسی که در ادامه میزارم نمونه خارجی این محصوله.ممنون میشم اگر کسی میدانه راهنماییم کنه که از کجا هم میتونم تهیه کنم .
این پک 3تایی برای 3 زمان مختلف که عرض کردم هست ظاهرا.
http://compare.ebay.com/like/260941533052?var=lv<yp=AllFixedPriceItemTypes&va
r=sbar&_lwgsi=y&cbt=y
خوب دوست عزيز درسته كه شما دنبال ايني مواد غذايي رو در مواقع لزوم به گياهت بدي اما اين عموما در شرايط ايده ال و همينطور شرايطي كه صرف اقتصادي داشته باشه مثلا در مزارع چند صد هكتاري توصيه ميشه
اينطور توضيح بدم كه شما در هنگام ريشه زني يك بذر بيشتر احتياج به فسفات در خاك داريد بنا بر اين قبل از كشت و يا در هنگام كشت اونو به خاك اضافه خواهي كرد و چون با ابشويي ازبين نميره تو خاك موندگاري داره و در معرض تماس مستقيم ريشه مصرف ميشه
اما وقتي گياه سر از خاك در اورد براي رشد برگي يا رشد رويشيش احتياج به نيترات يا همون ازت داره كه البته مقدار ازت بايد بصورت محدود و در چند مرحله در اختيار گياه قرار بگيره ازت به سرعت توسط اب شسته ميشه و از دسترس گياه خارج ميشه و البته يك عيب اصلي دادن ازت زياد اينه كه گياه گلدهيش به تاخير ميافته و رشد برگي زيادي ميكنه
در نهايت پتاس كه اين سه يعني نيتروژن فسفر و پتاسيم جزئ عناصر اصلي مورد نياز گياه محسوب ميشن هست پتاس رو ميشه در زمان بعد از جوانه زني تا زمان رشد ميوه به خاك اضافه كرد
و اما عناصر ميكرو مثل بور اهن الومينيوم روي منگنز و ... اينها در حد بسيار جزئي مورد لزوم براي گياه هستن عمدتا هم در زمان گلدهي مورد كاربرد دارن و در حقيقت تعادل اين عناصر و وجودشون با اينكه مقدار كمي ازشون مورد نياز هست در گلدهي و بزرگ شدن ميوه ها و توليد محصول مرغوب مورد نياز قطعي و اساسي گياه هست
بنا بر اين تقدم و تاخر عناصر مورد استفاده در توليد محصول رو براتون بيان كردم اما توصيه خودم و البته اعتقاد خودم به توليد محصولات ارگانيك هست نه سم نه كود من تا بحال به هيچ درخت ميوه و سبزي در حياطمون نه كود شيميايي دادم و نه سم زدم فقط كود دامي اونم پوسيده و برا سبزيجاتم هم از كمپوست استفاده كردم كه خودم توليد ميكنم
respina633
عضو جدید
خوب فعلا که نه کار هست نه شرایط ازدواج پس چه بهتر که درسمونو بخونیم.
اگه شرایط ازدواجو داری معطل نکن چون میشه همه ی این کارارو باهم کرد.درس خوندن فقط که واسه کار کردن نیست آدم نباید به کم راضی باشه هر چی بیشتر بخونی بهتر.
در مورد کار هم اگه سرمایه داری نباید منتظر استخدامی بمونی میتونی با یه گلخونه 200 متری هم شروع کنی.اینجوری هم تئوری یاد میگیری هم عملی.
اگه شرایط ازدواجو داری معطل نکن چون میشه همه ی این کارارو باهم کرد.درس خوندن فقط که واسه کار کردن نیست آدم نباید به کم راضی باشه هر چی بیشتر بخونی بهتر.در مورد کار هم اگه سرمایه داری نباید منتظر استخدامی بمونی میتونی با یه گلخونه 200 متری هم شروع کنی.اینجوری هم تئوری یاد میگیری هم عملی.
با تشکر از شما دوست عزیز.
ممنون از اینکه کامل و جامع توضیح دادید به من.از اونجایی که من یکم عجول بودم خواستم این روش رو امتحان کنم.ولی باید بگم که واقعا بدون اینکه در رشد سریتر گیاه باروشهای شمیایی دستی ببریم واقعا محصولی مرغوبتر و در نوع میوه دار محصولی بهتر خواهیم دشت.از شما که استاد در زمینه کشاورزی هستید سوالی دارم که من از چه کودی استفاده کنم و یا از کجا تهیه کنم که بتوانم در محیط خانگی محصولاتم یا در واقعی سرگرمی خودم را پرورش دهم.
بازهم از شما تشکر میکنم.
ممنون از اینکه کامل و جامع توضیح دادید به من.از اونجایی که من یکم عجول بودم خواستم این روش رو امتحان کنم.ولی باید بگم که واقعا بدون اینکه در رشد سریتر گیاه باروشهای شمیایی دستی ببریم واقعا محصولی مرغوبتر و در نوع میوه دار محصولی بهتر خواهیم دشت.از شما که استاد در زمینه کشاورزی هستید سوالی دارم که من از چه کودی استفاده کنم و یا از کجا تهیه کنم که بتوانم در محیط خانگی محصولاتم یا در واقعی سرگرمی خودم را پرورش دهم.
بازهم از شما تشکر میکنم.
دوست عزيز اين عصبانيت نداره كه/ ممنونم/
راسته با مدرك هم وام ميدنن؟
من چنین چیزی تا حالا نشنیدم
من که عصبانی نبودم
وام اگه بدن با همون مدرک هست دیگه
باید مهندس کشاورزی باشین تا اصل قضیه وام بهتون تعلق بگیره
ممنونم افسون جونم/ مرسي
اره متاسفانه من موندم اين مدرك من پس به درد چي ميخوره// ب خدا/ ا
افسون تا این حد میدونه! البته اصلنم عصبانی نیست!
یه نکته کوچیک هم من اضافه کنم: تسهیلات!!!
بابا دمت گرم چه هواي افسون جون رو داري/ خدا بده شانس/ احسنت/ افرين به اين دوست/ خوشمان آمد/ دم همتون گرم/
khateremiri
عضو جدید
ککککککککککککککککککککککمک
ککککککککککککککککککککککمک
برای احداث یه شرکت کشاورزی با گرایش باغبانی در بخش موضوع شرکت چی بنویسم ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟یه لیست کامل لطفا
ککککککککککککککککککککککمک
برای احداث یه شرکت کشاورزی با گرایش باغبانی در بخش موضوع شرکت چی بنویسم ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟یه لیست کامل لطفا
لیست کامل چیه مگه غذا خوریه ............ چی میخوای تولید کنی ؟ به چه میزان؟ اهداف شرکت و.... اینارو باید یگی ما بدونیم.......
atena.sh.m
عضو جدید
درخواست
درخواست
سلام
من مطلب راجع به باکتری های مولد هسته یخ در گیاهان میخوام میشه راهنمایم کنید مرسی.
درخواست
سلام
من مطلب راجع به باکتری های مولد هسته یخ در گیاهان میخوام میشه راهنمایم کنید مرسی.
AnA24
عضو جدید
از علم روز دنیا چی میدونین؟
از علم روز دنیا چی میدونین؟
سلام بچه ها کسی میتونه راجع به اصلاح نباتات یا فناوری نانودر کشاورزی به من کمک کنه من خودم چندجلسه کنفرانس شرکت کردم چیز زیادی گیرم نیومد وواقعا نمیدونم این موضوع درایران تاکجا پیش
رفت داشته به نظرم وقتشه دیگه از کشت گیاهان دارویی به صورت سنتی دست برداریم وباعلم روزپیش بریم
از علم روز دنیا چی میدونین؟
سلام بچه ها کسی میتونه راجع به اصلاح نباتات یا فناوری نانودر کشاورزی به من کمک کنه من خودم چندجلسه کنفرانس شرکت کردم چیز زیادی گیرم نیومد وواقعا نمیدونم این موضوع درایران تاکجا پیش رفت داشته به نظرم وقتشه دیگه از کشت گیاهان دارویی به صورت سنتی دست برداریم و
باعلم روزپیش بریم
رفت داشته به نظرم وقتشه دیگه از کشت گیاهان دارویی به صورت سنتی دست برداریم و
سلام
خیلی بحث وسیعیه
ازون میشه تو پیشگیری و مبارزه بیماریهای گیاهی، تو بحث بایوتکنولوژی و بایولوژی و سلولی وتو زراعت شامل کشاورزی دقیق و تو اصلاح نبات مثلا اصلاح بذر به روش هسته ای یا اتمی باشه.
بنظرم بهتره بگی زراعت گیاهان دارویی، چون بخش کشت و پرورش و عملکردی یا یلد کراپ اون بعهده ماست.
یه بحث جالب تو این زمینه دارم که تو پست بعدی قرارش میدم.
تا اونجایی که میدونم ایران تو بحث نانو تکنولوژی تو بخش کشاورزی بسرعت داره پیش میره.
خیلی بحث جالبیه، من بشدت دنبال میکنم تازه های علمی تو این مبحثو.
بطور ساده بگم همون بحث اصلاح مولکولیه.
کاربردهای فناوری نانو در کشاورزی
کاربردهای فناوری نانو در کشاورزی
فناوری نانو هیچ زمینه علمی را به حال خود رها نکرده است. علوم کشاورزی نیز از این قاعده جدا نیستند. تا به حال کاربردهای متعددی از فناوری نانو در کشاورزی، صنایع غذایی و علوم دامی مطرح شده است.
ضرورت بکارگیری فناوری نانو در علوم کشاورزی و صنایع غذایی:
طبق آخرین گزارش سازمان ملل متحد، حدود 800 میلیون نفر از جمعیت جهان دچار فقر غذایی هستند و شمار افراد قرار گرفته در زیر خط فقر از نظر تامین انرژی مورد نیاز روزانه بدن) روز به روز در حال افزایش است.
جدیدترین پیش بینی ها حاكی از آن است كه این آمار تا سال 2020 میلادی به رقمی بالغ بر یك میلیارد نفر خواهد رسید و این بدان معناست كه حفظ نوع بشر در بلندمدت و نجات خیل عظیم انسان ها از خطر گرسنگی، نیازمند توجه ویژه ی متخصصان و سیاست مداران امروز جهان به توسعه ی پایدار و همه جانبه ی صنعت كشاورزی است.
همان طور كه می دانید ورود نسل اول فناوری ها به عرصه ی كشاورزی، در چند دهه ی گذشته منجر به وقوع انقلابی در کشاورزی و گذر از كشاورزی سنتی به كشاورزی صنعتی گردید، در این دوره افزایش چشمگیری در كیفیت و كمیت محصولات كشاورزی صورت گرفت كه البته در كنار آن استفاده ی بی رویه از منابع، مشكلاتی را نیز در پی داشت.
اكنون با گذشت سال ها از وقوع انقلاب کشاورزی و كاهش مجدد نسبت رشد تولیدات كشاورزی به جمعیت جهان، لزوم به كارگیری فناوری های جدید در صنعت كشاورزی پیش از هر زمان دیگری آشكار است.
در این بین فناوری نانو به عنوان یك فناوری بین رشته ای و پیشتاز، رفع مشكلات و كمبود ها در بسیاری از عرصه های علمی و صنعتی، به خوبی جایگاه خود را در علوم كشاورزی و صنایع وابسته آن به اثبات رسانیده است. فناوری نانو كاربردهای وسیعی در همه مراحل تولید، فرآوری، نگهداری، بسته بندی و انتقال تولیدات كشاورزی دارد.
ورود فناوری نانو به صنعت كشاورزی و صنایع غذایی متضمن افزایش میزان تولیدات و كیفیت آن ها، در كنار حفظ محیط زیست و منابع كره ی زمین می باشد.
رابطه میان فناوری نانو وعلوم کشاورزی در زمینه های زیر قابل بررسی است :
1- نیاز به امنیت در کشاورزی و سیستم های تغذیه ای
2- ایجاد سیستم های هوشمند برای پیشگیری و درمان بیماریهای گیاهی
3- خلق وسایل جدید برای پیشرفت در تحقیقات بیولوژی و سلولی
4- بازیافت ضایعات حاصل از محصولات کشاورزی
از بین تدابیر موجود در مدیریت آفات کشاورزی استفاده از آفت کش ها و سموم سریعترین و ارزان ترین روش برای واکنش به یک وضیت اضطراری است .
روش های کنترل زیستی در حال حاضر بسیار هزینه بر هستند . در این روش ها کنترل آفت از طریق یکی از دشمنان طبیعی آن آفت صورت می گیرد . امروزه مصرف بی رویه آفت کش ها مشکلات زیادی را ایجاد کرده اند این مشکلات شامل اثرات سوء بر سلامت انسان ( ایجاد مسمومیت های حاد یا بیماری های مزمن ) ، تاثیر این مواد بر حشرات گرده افشان و حیوانات اهلی مزارع و همچنین ورود این مواد به آب و خاک و تاثیر مستقیم و غیر مستقیم آن در این نظام های زیستی می باشد .
مصرف بی رویه آفت کش ها محصولات کشاورزی را نیز به منبع ذخیره سم تبدیل می کند.
مهمترین سوال در زمینه استفاده از آفت کش ها این است که :چقدر از این سموم استفاده کنیم ؟
استفاده از داروهای (سموم) هوشمند در ابعاد نانو می تواند راه حل مناسبی باشد . این داروها که قابلیت حرکت در گیاه را دارند در بسته هایی که حاوی نشانی خاصی هستند قرار میگیرند .برچسب نشانی یک کد مولکولی است که بر روی بسته نصب شده و به بسته اجازه میدهد که به بخشی از گیاه که مورد حمله عامل بیماری یا آفت قرار گرفته تحویل داده شود . این ناقلین در ابعاد نانو همچنین دارای خود تنظیمی نیز می باشند به این معنی که دارو فقط به میزان لازم به بافت گیاهی تحویل داده می شود .
دقت در ردیابی بافت هدف و میزان اندک اما موثر دارو باعث می شود استفاده از سموم در کشاورزی به حداقل برسد .
همه ما میدانیم که پیشگیری بر درمان مقدم است . بیماری های گیاهی نیز از روی علائمی مانند تغییر رنگ یا تغییر شکل اندام ها شناسایی می شوند ولی مسئله اینجاست که این علائم مدتها پس از ورود عامل بیماری به بافت گیاه بروز پیدا می کنند به همین خاطر با سریعترین اقدام ها برای جلوگیری از شیوع بیماری باز هم مقداری از محصول از بین می رود . در نتیجه نیاز به ابزاری که به کمک آن بتوان در همان مراحل ابتدایی ورود عامل بیماری، آن را کنترل و مهار کرد بسیار ضروری به نظر میرسد.
نانو حسگرهای زیستی ابزارهایی هستند که که از تلفیق ابزارهای شیمیایی ، فیزیکی و زیستی بدست آمده اند.
این حسگرها شامل ترکیبات زیستی مانند یک سلول ، آنزیم و یا آنتی بادی متصل به یک مبدل انرژی هستند و قادرند که تغییرات ایجاد شده در مولکول های اطراف خود را گزارش دهند . این گزارش ها توسط سیگنالهایی که مبدل انرژی به تناسب با مقدار آلودگی تولید میکند دریافت می شوند. بنابراین اگر تجمع زیادی از عامل بیماری در اطراف این حسگرها وجود داشته باشد سیگنال های قوی فرستاده می شوند . ارزیابی حضور آلاینده ها در محیط توسط حسگرها در چند دقیقه میسر است اما با استفاده از روش های رایج حداقل 48 ساعت زمان برای تشخیص نیاز است .
استفاده از نانوحسگرهای زیستی در بسته های غذایی نیز کاربرد که در صورت شروع فساد مواد غذایی می توانند هشدار دهنده باشند .
از دیگر کاربردهای فناوری نانو در صنایع غذایی ایجاد پلاستیک های جدید در صنعت بسته بندی مواد غذایی است . در تولید این پلاستیک ها از فناوری نانو ذرات استفاده شده است . اکسیژن مسئله سازترین عامل در بسته بندی مواد غذایی است زیرا این عنصر باعث فساد چربی مواد غذایی و همچنین تغییر رنگ آنها میشود . در این پلاستیک جدید نانوذرات به صورت زیگزاگ قرار گرفته اند و مانند سدی مانع از نفوذ اکسیژن می شوند .
به بیان دیگر مسیری که گاز باید برای ورود به بسته طی کند طولانی می شود . به همین خاطر مواد غذایی در این بسته ها تازگی خود را بیشتر حفظ می کنند .
با طولانی کردن مسیر حرکت مولکولهای اکسیژن، مواد غذایی دیرتر فاسد می شوند.
فناوری نانو با استفاده از فرایندهای طبیعی زیستی ، شیمیایی و فیزیکی در بازیافت مواد باقیمانده از محصولات کشاورزی و تبدیل آنها به انرژی و یا مواد شیمیایی صنعتی نیز نقش دارد . به طور مثال از زمان برداشت پنبه تا تولید پارچه بیش از 25 % الیاف به ضایعات تبدیل می شوند . در دانشگاه کرنل در آمریکا روشی تحت عنوان «ریسندگی الکتریکی» ابداع شده که با استفاده از این روش از ضایعات پنبه محصولاتی مانند کلافهای پنبه و نخ البته با کیفیت پایین تر تولید میکنند . دانشمندان علوم پلیمر از این روش برای تولید نانو فیبرها از سلولز که 90% الیاف پنبه را تشکیل می دهد استفاده کرده اند و الیافی کمتر از 100 نانومتر تولید کرده اند که 1000 بار کوچکتر از الیاف فعلی است .
یکی از کاربردهایی که برای این الیاف ریز سلولزی بیان شده جذب آفت کش ها و کودهای شیمیایی از محیط برای جلوگیری از ورود آنها به اکوسیستم و رها کردن مجدد این مواد در محیط در مواقع مورد نیاز است .
از دیگر محصولات فناوری نانو ، نانو کاتالیزورها هستند که قابلیت تبدیل روغن های گیاهی به سوخت را جهت ایجاد منابع جدید انرژی دارند .
پیشرفت در زمینه علوم گیاهی ، کشاورزی و صنایع غذایی رابطه مستقیمی با پیشرفت در تحقیقات زیست شناسی سلولی و مولکولی دارد . تولید ابزارهای جدید تحول شگرفی در تحقیقات سلولی و مولکولی ایجاد کرده است . امروزه میکروسکوپ هایی که قابلیت ایجاد مشاهده در مقیاس نانو را دارند در توسعه علوم زیستی نقش مهمی را ایفا می کنند.
کاربردهای نانو در زراعت :
- کشاورزی دقیق (خاص مکانی)
بطور كلی كشاورزی دقیق یك نوع نگرش جدید در مدیریت مزرعه است. امروزه با استفاده از نانو سنسورها مشخص می شود كه هر قسمت كوچك از مزرعه به چه میزان عناصر غذائی و سم نیاز دارد و بدین وسیله از آلودگی محیط زیست جلوگیری‌کرده ، سلامت محصولات و افزایش بازده اقتصادی راممكن می سازد.
نانو سنسور ها می توانند با کنترل دقیق وگزارش دهی به موقع نیاز های گیاهان به مرکز پردازش اطلاعات سیستم را در نگهداری محصولات یاری نماید.
- ایجاد گلخانه‌های كم‌هزینه‌تر با هدف صرفه‌جویی در مصرف انرژی و دوام بیشتر در برابر رطوبت
ساختارهای نانویی می توانند گلخانه هایی در حجم كم اما انبوه پدید آورند كه تقریباً با اندازه ای برابر 10 درصد كل مزارع زیر كشت در حال حاضر ، می توانند جمعیت كنونی جهان را تغذیه نمایند. در این صورت میلیونها هكتار از زمین های كشاورزی به محیط های طبیعی برای سكونت حیوانات در سراسر جهان باز گردانده می شوند .
کاربردهای نانو در اصلاح نباتات:
- انتقال ژن های مورد نظر به سلول های گیاهی با استفاده از نانومواد
در این روش از سامانه ی رسانش نانوذرات طلای پوشیده با DNA یا RNA بداخل سلول استفاده می شود.
- ساخت ابزارهای جدید برای بیولوژی سلولی و مولكولی
این ابزار ها جهت تعیین مولكول‌های خاص ، شناسایی و جداسازی آن ها استفاده می شوند و کاربری بسیاری دارند که از این بین می توان به موارد زیر اشاره کرد ؛
تكنولوژی و علم تولید مثل ، اصلاح نژاد حیوانات و گیاهان ، تبدیل ضایعات به انرژی و محصولات جانبی مفید و علم و تكنولوژی كودسازی
- اصلاح بذرها به شیوه اتمی
کاربردهای نانو در تولید سموم و کود های موثر و کم خطر:
ذرات سموم کشاورزی به وسیله عواملی از قبیل باد ، وارد هوا شده و با ورود به سیستم تنفسی انسان، آن را در معرض انواع بیماری های استنشاقی قرار می دهد، تحولات نانوفناوری، با افزایش میزان سوددهی و کاهش عوارض سموم کشاورزی ، معضلات ناشی از این سموم را رفع می کند و آنها را به محصولاتی کاملاً مفید تبدیل می کند.
- تولید سموم و كودهای شیمیایی با استفاده از نانوذرات و نانوكپسول ها
این نسل از سموم و کود ها قابلیت رهایش كنترل شده یا تاخیری ، جذب و تاثیرگذاری بیشتر و سازگاری با محیط زیست را دارا هستند.
- تولید كریستالهای نانویی جهت افزایش كارایی استفاده از آفت‌كش‌ها
استفاده از كریستالهای نانویی امکان كاربرد آفت‌كش‌ها با دُز های كمتر را فراهم می آورد و این یعنی به حداقل رساندن ورود این ترکیبات خطرناک به طبیعت.
-تولید نانوکودها (Nanofertilizers)
این ترکیبات نانویی به سرعت و به صورت کامل جذب گیاه شده و به خوبی نیازها و کمبود های غذایی آن را مرتفع می سازد.
کاربردهای نانو در گیاه پزشکی:
- کنترل فعالیت های اجزای سلولی گیاهان بدون آسیب رسانی به آنها
شیوه های کنونی برای بررسی سلول ها بسیار ابتدایی است و دانشمندان برای شناخت آنچه که در سلول اتفاق می افتد ناگریزند سلول ها را از هم بشکافند و در این حال بسیاری از اطلاعات مهم مربوط به سیالهای درون سلول یا ارگانهای موجود در آن از بین می رود. پیشرفت های نانوفناوری بطور خاص مطالعات بنیادی زیست شناسی را تقویت خواهد کرد.
محققان امیدوارند در آینده ای نه چندان دور با استفاده از نانوفناوری موفق شوند فعالیت اجزای هر سلول را تحت کنترل خود در آورند.
هم اکنون گام های بلندی در این زمینه برداشته شده ، به عنوان نمونه دانشمندان میتوانند فعالیت پروتئین ها و مولکول D.N.A را در درون سلول کنترل کنند.
به کمک نانوفناوری روش جدیدی برای بررسی بیان ژن و آنالیز mR.N.A سلولهای زنده بدون مرگ یا تخریب آنها با استفاده از میکروسکوب نیروی اتمی AFM ارائه شده است.
- حسگرهای هوشمند و سیستم‌های حمل هوشمند
به منظور ردیابی و مبارزه ی سریع و مفید با ویروس‌ها و سایر عوامل بیماریزا گیاهی به کار می روند.
- تیمار مولكولی بیماریها، ردیابی سریع بیماریها، افزایش توانمندی گیاهان برای جذب مواد مورد نیاز
کاربردهای نانو در تصفیه ی آب و وسایل آبیاری:
- نمک زدایی و تصفیه ی اقتصادی تر آبها جهت شرب و کشاورزی
سازمان ملل پیش بینی کرده که در سال 2025 میلادی ، 48 کشور جهان (معادل 32% جمعیت جهان) دچار کمبود آب آشامیدنی و کشاورزی می شوند، تخلیص و نمک زدایی آب به کمک نانوفناوری از زمینه های مورد توجه در دفاع پیشگیرانه و امنیت زیست محیطی است.
سامانه های نانویی طراحی شده می توانند آب دریا را با صرف انرژی 10 برابر کمتر از دستگاه اسمز معکوس، و 100 برابر کمتر از دستگاه تقطیر،نمک زدایی کنند.
استقاده از نانو ذرات و نانو**********ها امکان تصفیه و بهسازی آب را با سرعت و دقت بیشتر فراهم می کند همچنین استفاده از نانو **********ها در حذف آلودگیهای میکروبی آب (Bioremediation) کاربری گسترده ای دارد.
- بی خطر ساختن مواد آلاینده آب و خاک و قابلیت بازیافت آنها
- ساخت سوپر جاذبهای آب از پلیمرها و مواد کامپوزیت
این مواد به منظور ذخیره و حفظ رطوبت بیشتر در خاک طراحی گردیده اند و استفاده از آنها به ویژه در مناطق خشک و کم آب در افزایش میزان عملکرد بسیار مفید خواهد بود.
- ساخت مواد پوششی جدید و کارا برای پوشش درون لوله های فلزی
این مواد پوششی به منظور جلوگیری از خوردگی ناشی از سیالات و کاهش زبری جداره لوله ها به کار می روند.
- بکار گیری پلیمرهاو مواد کامپوزیت برای تولید انواع قطره چکان
قطره چکان های ساخته شده با این مواد قابلیت تنظیم دقیق فشار آب را دارند همچنین به واسطه ی نوع مواد اولیه ی مورد استفاده این قطره چکان ها نسبت به نفوذ ریشه گیاه مقاوم هستند.
کاربرد های فناوری نانو در حوزه های زراعت ، اصلاح نباتات ، تولید سموم و کود ، گیاه پزشکی و آبیاری در این مقاله بررسی گردید ، امید که مطالب ارائه شده مورد استفاده ی علاقمندان این فناوری نوین قرار گرفته باشد.
کاربردهای فناوری نانو در کشاورزی
فناوری نانو هیچ زمینه علمی را به حال خود رها نکرده است. علوم کشاورزی نیز از این قاعده جدا نیستند. تا به حال کاربردهای متعددی از فناوری نانو در کشاورزی، صنایع غذایی و علوم دامی مطرح شده است.
ضرورت بکارگیری فناوری نانو در علوم کشاورزی و صنایع غذایی:
طبق آخرین گزارش سازمان ملل متحد، حدود 800 میلیون نفر از جمعیت جهان دچار فقر غذایی هستند و شمار افراد قرار گرفته در زیر خط فقر از نظر تامین انرژی مورد نیاز روزانه بدن) روز به روز در حال افزایش است.
جدیدترین پیش بینی ها حاكی از آن است كه این آمار تا سال 2020 میلادی به رقمی بالغ بر یك میلیارد نفر خواهد رسید و این بدان معناست كه حفظ نوع بشر در بلندمدت و نجات خیل عظیم انسان ها از خطر گرسنگی، نیازمند توجه ویژه ی متخصصان و سیاست مداران امروز جهان به توسعه ی پایدار و همه جانبه ی صنعت كشاورزی است.
همان طور كه می دانید ورود نسل اول فناوری ها به عرصه ی كشاورزی، در چند دهه ی گذشته منجر به وقوع انقلابی در کشاورزی و گذر از كشاورزی سنتی به كشاورزی صنعتی گردید، در این دوره افزایش چشمگیری در كیفیت و كمیت محصولات كشاورزی صورت گرفت كه البته در كنار آن استفاده ی بی رویه از منابع، مشكلاتی را نیز در پی داشت.
اكنون با گذشت سال ها از وقوع انقلاب کشاورزی و كاهش مجدد نسبت رشد تولیدات كشاورزی به جمعیت جهان، لزوم به كارگیری فناوری های جدید در صنعت كشاورزی پیش از هر زمان دیگری آشكار است.
در این بین فناوری نانو به عنوان یك فناوری بین رشته ای و پیشتاز، رفع مشكلات و كمبود ها در بسیاری از عرصه های علمی و صنعتی، به خوبی جایگاه خود را در علوم كشاورزی و صنایع وابسته آن به اثبات رسانیده است. فناوری نانو كاربردهای وسیعی در همه مراحل تولید، فرآوری، نگهداری، بسته بندی و انتقال تولیدات كشاورزی دارد.
ورود فناوری نانو به صنعت كشاورزی و صنایع غذایی متضمن افزایش میزان تولیدات و كیفیت آن ها، در كنار حفظ محیط زیست و منابع كره ی زمین می باشد.
رابطه میان فناوری نانو وعلوم کشاورزی در زمینه های زیر قابل بررسی است :
1- نیاز به امنیت در کشاورزی و سیستم های تغذیه ای
2- ایجاد سیستم های هوشمند برای پیشگیری و درمان بیماریهای گیاهی
3- خلق وسایل جدید برای پیشرفت در تحقیقات بیولوژی و سلولی
4- بازیافت ضایعات حاصل از محصولات کشاورزی
از بین تدابیر موجود در مدیریت آفات کشاورزی استفاده از آفت کش ها و سموم سریعترین و ارزان ترین روش برای واکنش به یک وضیت اضطراری است .
روش های کنترل زیستی در حال حاضر بسیار هزینه بر هستند . در این روش ها کنترل آفت از طریق یکی از دشمنان طبیعی آن آفت صورت می گیرد . امروزه مصرف بی رویه آفت کش ها مشکلات زیادی را ایجاد کرده اند این مشکلات شامل اثرات سوء بر سلامت انسان ( ایجاد مسمومیت های حاد یا بیماری های مزمن ) ، تاثیر این مواد بر حشرات گرده افشان و حیوانات اهلی مزارع و همچنین ورود این مواد به آب و خاک و تاثیر مستقیم و غیر مستقیم آن در این نظام های زیستی می باشد .
مصرف بی رویه آفت کش ها محصولات کشاورزی را نیز به منبع ذخیره سم تبدیل می کند.
مهمترین سوال در زمینه استفاده از آفت کش ها این است که :چقدر از این سموم استفاده کنیم ؟
استفاده از داروهای (سموم) هوشمند در ابعاد نانو می تواند راه حل مناسبی باشد . این داروها که قابلیت حرکت در گیاه را دارند در بسته هایی که حاوی نشانی خاصی هستند قرار میگیرند .برچسب نشانی یک کد مولکولی است که بر روی بسته نصب شده و به بسته اجازه میدهد که به بخشی از گیاه که مورد حمله عامل بیماری یا آفت قرار گرفته تحویل داده شود . این ناقلین در ابعاد نانو همچنین دارای خود تنظیمی نیز می باشند به این معنی که دارو فقط به میزان لازم به بافت گیاهی تحویل داده می شود .
دقت در ردیابی بافت هدف و میزان اندک اما موثر دارو باعث می شود استفاده از سموم در کشاورزی به حداقل برسد .
همه ما میدانیم که پیشگیری بر درمان مقدم است . بیماری های گیاهی نیز از روی علائمی مانند تغییر رنگ یا تغییر شکل اندام ها شناسایی می شوند ولی مسئله اینجاست که این علائم مدتها پس از ورود عامل بیماری به بافت گیاه بروز پیدا می کنند به همین خاطر با سریعترین اقدام ها برای جلوگیری از شیوع بیماری باز هم مقداری از محصول از بین می رود . در نتیجه نیاز به ابزاری که به کمک آن بتوان در همان مراحل ابتدایی ورود عامل بیماری، آن را کنترل و مهار کرد بسیار ضروری به نظر میرسد.
نانو حسگرهای زیستی ابزارهایی هستند که که از تلفیق ابزارهای شیمیایی ، فیزیکی و زیستی بدست آمده اند.
این حسگرها شامل ترکیبات زیستی مانند یک سلول ، آنزیم و یا آنتی بادی متصل به یک مبدل انرژی هستند و قادرند که تغییرات ایجاد شده در مولکول های اطراف خود را گزارش دهند . این گزارش ها توسط سیگنالهایی که مبدل انرژی به تناسب با مقدار آلودگی تولید میکند دریافت می شوند. بنابراین اگر تجمع زیادی از عامل بیماری در اطراف این حسگرها وجود داشته باشد سیگنال های قوی فرستاده می شوند . ارزیابی حضور آلاینده ها در محیط توسط حسگرها در چند دقیقه میسر است اما با استفاده از روش های رایج حداقل 48 ساعت زمان برای تشخیص نیاز است .
استفاده از نانوحسگرهای زیستی در بسته های غذایی نیز کاربرد که در صورت شروع فساد مواد غذایی می توانند هشدار دهنده باشند .
از دیگر کاربردهای فناوری نانو در صنایع غذایی ایجاد پلاستیک های جدید در صنعت بسته بندی مواد غذایی است . در تولید این پلاستیک ها از فناوری نانو ذرات استفاده شده است . اکسیژن مسئله سازترین عامل در بسته بندی مواد غذایی است زیرا این عنصر باعث فساد چربی مواد غذایی و همچنین تغییر رنگ آنها میشود . در این پلاستیک جدید نانوذرات به صورت زیگزاگ قرار گرفته اند و مانند سدی مانع از نفوذ اکسیژن می شوند .
به بیان دیگر مسیری که گاز باید برای ورود به بسته طی کند طولانی می شود . به همین خاطر مواد غذایی در این بسته ها تازگی خود را بیشتر حفظ می کنند .
با طولانی کردن مسیر حرکت مولکولهای اکسیژن، مواد غذایی دیرتر فاسد می شوند.
فناوری نانو با استفاده از فرایندهای طبیعی زیستی ، شیمیایی و فیزیکی در بازیافت مواد باقیمانده از محصولات کشاورزی و تبدیل آنها به انرژی و یا مواد شیمیایی صنعتی نیز نقش دارد . به طور مثال از زمان برداشت پنبه تا تولید پارچه بیش از 25 % الیاف به ضایعات تبدیل می شوند . در دانشگاه کرنل در آمریکا روشی تحت عنوان «ریسندگی الکتریکی» ابداع شده که با استفاده از این روش از ضایعات پنبه محصولاتی مانند کلافهای پنبه و نخ البته با کیفیت پایین تر تولید میکنند . دانشمندان علوم پلیمر از این روش برای تولید نانو فیبرها از سلولز که 90% الیاف پنبه را تشکیل می دهد استفاده کرده اند و الیافی کمتر از 100 نانومتر تولید کرده اند که 1000 بار کوچکتر از الیاف فعلی است .
یکی از کاربردهایی که برای این الیاف ریز سلولزی بیان شده جذب آفت کش ها و کودهای شیمیایی از محیط برای جلوگیری از ورود آنها به اکوسیستم و رها کردن مجدد این مواد در محیط در مواقع مورد نیاز است .
از دیگر محصولات فناوری نانو ، نانو کاتالیزورها هستند که قابلیت تبدیل روغن های گیاهی به سوخت را جهت ایجاد منابع جدید انرژی دارند .
پیشرفت در زمینه علوم گیاهی ، کشاورزی و صنایع غذایی رابطه مستقیمی با پیشرفت در تحقیقات زیست شناسی سلولی و مولکولی دارد . تولید ابزارهای جدید تحول شگرفی در تحقیقات سلولی و مولکولی ایجاد کرده است . امروزه میکروسکوپ هایی که قابلیت ایجاد مشاهده در مقیاس نانو را دارند در توسعه علوم زیستی نقش مهمی را ایفا می کنند.
کاربردهای نانو در زراعت :
- کشاورزی دقیق (خاص مکانی)
بطور كلی كشاورزی دقیق یك نوع نگرش جدید در مدیریت مزرعه است. امروزه با استفاده از نانو سنسورها مشخص می شود كه هر قسمت كوچك از مزرعه به چه میزان عناصر غذائی و سم نیاز دارد و بدین وسیله از آلودگی محیط زیست جلوگیری‌کرده ، سلامت محصولات و افزایش بازده اقتصادی راممكن می سازد.
نانو سنسور ها می توانند با کنترل دقیق وگزارش دهی به موقع نیاز های گیاهان به مرکز پردازش اطلاعات سیستم را در نگهداری محصولات یاری نماید.
- ایجاد گلخانه‌های كم‌هزینه‌تر با هدف صرفه‌جویی در مصرف انرژی و دوام بیشتر در برابر رطوبت
ساختارهای نانویی می توانند گلخانه هایی در حجم كم اما انبوه پدید آورند كه تقریباً با اندازه ای برابر 10 درصد كل مزارع زیر كشت در حال حاضر ، می توانند جمعیت كنونی جهان را تغذیه نمایند. در این صورت میلیونها هكتار از زمین های كشاورزی به محیط های طبیعی برای سكونت حیوانات در سراسر جهان باز گردانده می شوند .
کاربردهای نانو در اصلاح نباتات:
- انتقال ژن های مورد نظر به سلول های گیاهی با استفاده از نانومواد
در این روش از سامانه ی رسانش نانوذرات طلای پوشیده با DNA یا RNA بداخل سلول استفاده می شود.
- ساخت ابزارهای جدید برای بیولوژی سلولی و مولكولی
این ابزار ها جهت تعیین مولكول‌های خاص ، شناسایی و جداسازی آن ها استفاده می شوند و کاربری بسیاری دارند که از این بین می توان به موارد زیر اشاره کرد ؛
تكنولوژی و علم تولید مثل ، اصلاح نژاد حیوانات و گیاهان ، تبدیل ضایعات به انرژی و محصولات جانبی مفید و علم و تكنولوژی كودسازی
- اصلاح بذرها به شیوه اتمی
کاربردهای نانو در تولید سموم و کود های موثر و کم خطر:
ذرات سموم کشاورزی به وسیله عواملی از قبیل باد ، وارد هوا شده و با ورود به سیستم تنفسی انسان، آن را در معرض انواع بیماری های استنشاقی قرار می دهد، تحولات نانوفناوری، با افزایش میزان سوددهی و کاهش عوارض سموم کشاورزی ، معضلات ناشی از این سموم را رفع می کند و آنها را به محصولاتی کاملاً مفید تبدیل می کند.
- تولید سموم و كودهای شیمیایی با استفاده از نانوذرات و نانوكپسول ها
این نسل از سموم و کود ها قابلیت رهایش كنترل شده یا تاخیری ، جذب و تاثیرگذاری بیشتر و سازگاری با محیط زیست را دارا هستند.
- تولید كریستالهای نانویی جهت افزایش كارایی استفاده از آفت‌كش‌ها
استفاده از كریستالهای نانویی امکان كاربرد آفت‌كش‌ها با دُز های كمتر را فراهم می آورد و این یعنی به حداقل رساندن ورود این ترکیبات خطرناک به طبیعت.
-تولید نانوکودها (Nanofertilizers)
این ترکیبات نانویی به سرعت و به صورت کامل جذب گیاه شده و به خوبی نیازها و کمبود های غذایی آن را مرتفع می سازد.
کاربردهای نانو در گیاه پزشکی:
- کنترل فعالیت های اجزای سلولی گیاهان بدون آسیب رسانی به آنها
شیوه های کنونی برای بررسی سلول ها بسیار ابتدایی است و دانشمندان برای شناخت آنچه که در سلول اتفاق می افتد ناگریزند سلول ها را از هم بشکافند و در این حال بسیاری از اطلاعات مهم مربوط به سیالهای درون سلول یا ارگانهای موجود در آن از بین می رود. پیشرفت های نانوفناوری بطور خاص مطالعات بنیادی زیست شناسی را تقویت خواهد کرد.
محققان امیدوارند در آینده ای نه چندان دور با استفاده از نانوفناوری موفق شوند فعالیت اجزای هر سلول را تحت کنترل خود در آورند.
هم اکنون گام های بلندی در این زمینه برداشته شده ، به عنوان نمونه دانشمندان میتوانند فعالیت پروتئین ها و مولکول D.N.A را در درون سلول کنترل کنند.
به کمک نانوفناوری روش جدیدی برای بررسی بیان ژن و آنالیز mR.N.A سلولهای زنده بدون مرگ یا تخریب آنها با استفاده از میکروسکوب نیروی اتمی AFM ارائه شده است.
- حسگرهای هوشمند و سیستم‌های حمل هوشمند
به منظور ردیابی و مبارزه ی سریع و مفید با ویروس‌ها و سایر عوامل بیماریزا گیاهی به کار می روند.
- تیمار مولكولی بیماریها، ردیابی سریع بیماریها، افزایش توانمندی گیاهان برای جذب مواد مورد نیاز
کاربردهای نانو در تصفیه ی آب و وسایل آبیاری:
- نمک زدایی و تصفیه ی اقتصادی تر آبها جهت شرب و کشاورزی
سازمان ملل پیش بینی کرده که در سال 2025 میلادی ، 48 کشور جهان (معادل 32% جمعیت جهان) دچار کمبود آب آشامیدنی و کشاورزی می شوند، تخلیص و نمک زدایی آب به کمک نانوفناوری از زمینه های مورد توجه در دفاع پیشگیرانه و امنیت زیست محیطی است.
سامانه های نانویی طراحی شده می توانند آب دریا را با صرف انرژی 10 برابر کمتر از دستگاه اسمز معکوس، و 100 برابر کمتر از دستگاه تقطیر،نمک زدایی کنند.
استقاده از نانو ذرات و نانو**********ها امکان تصفیه و بهسازی آب را با سرعت و دقت بیشتر فراهم می کند همچنین استفاده از نانو **********ها در حذف آلودگیهای میکروبی آب (Bioremediation) کاربری گسترده ای دارد.
- بی خطر ساختن مواد آلاینده آب و خاک و قابلیت بازیافت آنها
- ساخت سوپر جاذبهای آب از پلیمرها و مواد کامپوزیت
این مواد به منظور ذخیره و حفظ رطوبت بیشتر در خاک طراحی گردیده اند و استفاده از آنها به ویژه در مناطق خشک و کم آب در افزایش میزان عملکرد بسیار مفید خواهد بود.
- ساخت مواد پوششی جدید و کارا برای پوشش درون لوله های فلزی
این مواد پوششی به منظور جلوگیری از خوردگی ناشی از سیالات و کاهش زبری جداره لوله ها به کار می روند.
- بکار گیری پلیمرهاو مواد کامپوزیت برای تولید انواع قطره چکان
قطره چکان های ساخته شده با این مواد قابلیت تنظیم دقیق فشار آب را دارند همچنین به واسطه ی نوع مواد اولیه ی مورد استفاده این قطره چکان ها نسبت به نفوذ ریشه گیاه مقاوم هستند.
کاربرد های فناوری نانو در حوزه های زراعت ، اصلاح نباتات ، تولید سموم و کود ، گیاه پزشکی و آبیاری در این مقاله بررسی گردید ، امید که مطالب ارائه شده مورد استفاده ی علاقمندان این فناوری نوین قرار گرفته باشد.
روشهای بیوتکنولوژی اصلاح گیاهان دارویی
روشهای بیوتکنولوژی اصلاح گیاهان دارویی
فکر کنم با اینها بتونی یه تحقیق خوبی ارائه کنید
نمره تون نصفش مال من
اگرچه کاشت گیاهان دارویی به هزاران سال پیش باز میگردد ولی باید گفت که در مورد اصلاح آنها تاکنون پیشرفت قابل ملاحظه‌ای صورت نگرفته است و در حال حاضر، تعداد کالتیوارهای مفید بهدست آمده بر اثر اصلاح گیاهان دارویی اندک است. هدف از اصلاح گیاهان دارویی، افزایش کمیت و کیفیت آن دسته از مواد مؤثره در این گیاهان است که در صنایع دارویی از اهمیت خاصی برخوردار هستند. در سال‌های اخیر توجه خاصی از جانب سازمان‌های مختلف در کشورهای جهان در ارتباط با اصلاح این گیاهان صورت گرفته است. در این راستا استفاده از تکنیکهای وابسته به کشت بافت و بیوتکنولوژی به منظور ارتقاء صفات کمی و کیفی و کاهش زمان اصلاح نباتات از اهمیت خاصی برخوردار است.
کشت بافت
با تکنیک کشت بافت می توان از یک سلول به یک گیاه کامل دست یافت. در این تکنیک از روشهای جنین زایی ریزازدیادی و اندام زایی استفاده میگردد.استفاده از این تکنیک به همراه موتاسیون باعث سرعت بخشیدن به تکثیر انبوه تولید گیاهان عاری از بیماری انجام کار در تمام طول سال و کاهش هزینه خواهد شد.
اولین مرحله تکثیر قسمت مورد نظر در گیاه می باشد.پس از تعیین دز مناسب و انجام تیمار پرتوتابی و تکثیر دوباره گزینش درشرایط In-vitro با اعمال تیمار تنش صورت میگیرد .گیاهان گزینش شده بعد از انتقال به گلدان جهت سازگاری و تکثیر دوباره جهت سلکسیون انتهایی در مزرعه کشت شده و سپس مورد بررسی های تغییرات زنتیکی قرار خواهند گرفت.
یکی از بخش‌های مهم بیوتکنولوژی “کشت بافت” است که کاربردهای مختلف آن در زمینه گیاهان دارویی، از جنبه‌های مختلفی قابل بررسی است:
باززایی در شرایط آزمایشگاهی ( In-Vitro Regeneration )
تکثیر گیاهان در شرایط آزمایشگاهی، روشی بسیار مفید جهت تولید داروهای گیاهی باکیفیت است. روشهای مختلفی برای تکثیر در آزمایشگاه وجود دارد که از جمله آنها، ریزازدیادی است. ریزازدیادی فواید زیادی نسبت به روشهای سنتی تکثیر دارد. با ریزازدیادی می‌توان نرخ تکثیر را بالا برد و مواد گیاهی عاری از پاتوژن تولید کرد. گزارش‌های زیادی در ارتباط با بکارگیری تکنیک ” کشت بافت ” جهت تکثیر گیاهان دارویی وجود دارد. با این روش برای ایجاد کلون‌های گیاهی از تیره لاله در مدت 120 روز بیش از 400 گیاه کوچک همگن و یک شکل گرفته شد که 90 درصد آنها به رشد معمولی خود ادامه دادند. برای اصلاح گل انگشتانه، از نظر صفات ساختاری، مقدار بیوماس، میزان مواد مؤثره و غیره با مشکلات زیادی مواجه خواهیم شد ولی با تکثیر رویشی این گیاه از راه کشت بافت و سلول، می‌توان بر آن مشکلات غلبه نمود. چنان‌که مؤسسه گیاهان دارویی بوداکالاز در مجارستان از راه کشت بافت و سلول گل انگشتانه موسوم به آکسفورد، توانست پایه‌هایی کاملا همگن و یک شکل از گیاه مذکور بهدست آورد.
باززایی از طریق جنینزایی سوماتیک (غیرجنسی)
تولید و توسعه مؤثر جنین‌های سوماتیک، پیش‌نیازی برای تولید گیاهان در سطح تجاری است. جنینزایی سوماتیک فرآیندی است که طی آن گروهی از سلول‌ها یا بافت‌های سوماتیک، جنین‌های سوماتیک تشکیل می‌دهند. این جنین‌ها شبیه جنین‌های زیگوتی (جنین‌های حاصل از لقاح جنسی) هستند و در محیط کشت مناسب میتوانند به نهال تبدیل شوند. باززایی گیاهان با استفاده از جنینزایی سوماتیک از یک سلول، در بسیاری از گونه‌های گیاهان دارویی به اثبات رسیده است. بنابراین در این حالت با توجه به پتانسیل متفاوت سلولهای مختلف در تولید یک ترکیب دارویی، می‌توان گیاهانی با ویژگی برتر نسبت به گیاه اولیه تولید نمود.
حفاظت گونه‌های گیاهان دارویی از طریق نگهداری در سرما
با تکیه بر کشت بافت و سلول می‌توان برای نگهداری کالتیوارهای مورد نظر در بانک ژن یا برای نگهداری طولانی مدت اندام‌های تکثیر گیاه در محیط نیتروژن مایع، اقدام نمود. نگهداری در سرما، یک تکنیک مفید جهت حفاظت از کشت‌های سلولی در شرایط آزمایشگاهی است. در این روش با استفاده از نیتروژن مایع (196- درجه سانتی‌گراد) فرآیند تقسیم سلولی و سایر فرآیندهای متابولیکی و بیوشیمیایی متوقف شده و در نتیجه می‌توان بافت یا سلول گیاهی را مدت زمان بیشتری نگهداری و حفظ نمود. با توجه به اینکه می‌توان از کشت‌های نگهداری شده در سرما، گیاه کامل باززایی کرد، لذا این تکنیک می‌تواند روشی مفید جهت حفاظت از گیاهان دارویی در معرض انقراض باشد. مثلاً بر اساس گزارشات منتشر شده، روش نگهداری در سرما، روشی مؤثر جهت نگهداری کشت‌های سلولی گیاهان دارویی تولیدکننده آلکالوئید همچون Rauvollfia serpentine , D. lanalta , A. belladonna , Hyoscyamus spp . است. این تکنیک، می‌تواند جهت نگهداری طیفی از بافت‌های گیاهی چون مریستم‌ها، بساک و دانه گرده، جنین، کالوس و پروتوپلاست به‌کار رود. تنها محدودیت این روش، مشکل دسترسی به نیتروژن مایع است.
تولید متابولیت‌های ثانویه از گیاهان دارویی
از لحاظ تاریخی، اگرچه تکنیک ” کشت بافت ” برای اولین بار، در سال‌های 1940-1939 در مورد گیاهان به‌کار گرفته‌شد، ولی در سال 1956 بود که یک شرکت دارویی در کشور آمریکا ( Pfizer Inc ) اولین پتنت را در مورد تولید متابولیت‌ها با استفاده از کشت توده‌ای سلول‌ها منتشر کرد. کول و استابو (1967) و هبل و همکاران (1968) توانستند مقادیر بیشتری از ترکیبات ویسناجین ( Visnagin ) و دیوسجنین ( Diosgenin ) را با استفاده از کشت بافت نسبت به حالت طبیعی (استخراج از گیاه کامل) بهدست آورند. گیاهان، منبع بسیاری از مواد شیمیایی هستند که به‌عنوان ترکیب دارویی مصرف می‌شوند. فرآورده‌های حاصل از متابولیسم ثانویه گیاهی ( Secondary Metabolite ) جزو گرانبهاترین ترکیب شیمیایی گیاهی ( Phytochemical ) هستند. با استفاد از کشت بافت می‌توان متابولیت‌های ثانویه را در شرایط آزمایشگاهی تولید نمود. لازم به‌ذکر است که متابولیت‌های ثانویه، دسته‌ای از مواد شامل اسیدهای پیچیده، لاکتون‌ها، فلاونوئیدها و آنتوسیانین‌ها هستند که به‌صورت عصاره یا پودرهای گیاهی در درمان بسیاری از بیماریهای شایع به‌کار برده می‌شوند.
راهکارهای افزایش متابولیت‌های ثانویه گیاهی از طریق کشت بافت
1- استفاده از محرک‌های ( Elicitors ) زنده و غیر زنده‌ای که میتوانند مسیرهای متابولیکی سنتز متابولیت‌های ثانویه را تحت تأثیر قرار داده و میزان تولید آنها را افزایش دهند. لازم به‌ذکر است که این محرک‌ها در شرایط طبیعی نیز بر گیاه تأثیر گذاشته و باعث تولید یک متابولیت خاص می‌شوند.
2- افزودن ترکیب اولیه ( Precursor ) مناسب به محیط‌کشت، با این دیدگاه که تولید محصول نهایی در نتیجه وجود این ترکیبات در محیط‌کشت، القاء شود.
3- افزایش تولید یک متابولیت ثانویه در اثر ایجاد ژنوتیپ‌های جدیدی که از طریق امتزاج پروتوپلاست یا مهندسی ژنتیک، بهدست می‌آیند.
4- استفاده از مواد موتاژن جهت ایجاد واریته‌های پربازده
5- کشت بافت ریشه گیاهان دارویی (ریشه، نسبت به بافت‌های گیاهی دیگر، پتانسیل بیشتری جهت تولید متابولیت‌های ثانویه دارد)
مثال‌های قابل ذکر آنقدر زیاد است که تصور میشود هر ماده‌ای با منشاء گیاهی، از جمله، متابولیت‌های ثانویه را می‌توان به‌وسیله کشت‌های سلولی تولید کرد: از جمله ترکیباتی که از طریق کشت سلولی و کشت بافت به تولید انبوه رسیده است، داروی ضد سرطان تاکسول است. این دارو که در درمان سرطان‌های سینه و تخمدان به‌کار می‌رود از پوست تنه درخت سرخدار ( Taxus brevilifolia L. ) استخراج میگردد. از آنجایی‌که تولید تاکسول به‌دلیل وجود 10 هسته استروئیدی در ساختار شیمیایی آن بسیار مشکل است و جمعیت طبیعی درختان سرخدار نیز برای استخراج این ماده بسیار اندک است، لذا راهکار دیگری را برای تولید تاکسول باید به‌کار گرفت. در حال حاضر، برای تولید تاکسول از تکنیک کشت بافت و کشت قارچ‌هایی که بر روی درخت رشد کرده و تاکسول تولید میکنند، استفاده میگردد.
سولاسودین ( Solasodine ) نیز از ترکیبات دیگری است که از طریق کشت سوسپانسیون سلولی گیاه Solanum eleganifoliu بهدست می‌آید. از جمله متابولیت‌های دیگری که از طریق تکنیک کشت بافت و در مقیاس تجاری تولید میشود، شیکونین ( Shikonin ) (رنگی با خاصیت ضد حساسیت و ضد باکتری) است. مثال‌های زیر گویای کارایی تکنیک کشت بافت در تولید متابولیت‌های ثانویه است.
تولید آلکالوئید پیرولیزیدین ( Pyrolizidine ) از کشت بافت ریشه Senecio sp ، سفالین ( Cephaelin ) و امتین ( Emetine ) از کشت کالوس Cephaelis ipecacuanha ، آلکالوئید کوئینولین ( Quinoline ) از کشت سوسپانسیون سلولی Cinchona ledgerione و افزایش بیوسنتز آلکالوئیدهای ایندولی با استفاده از کشت سوسپانسیون سلولی گیاه Catharanthus roseus .
استفاده از بیورآکتورها در تولید صنعتی متابولیت‌های ثانویه
تولید متابولیت ثانویه گیاهی با خصوصیات دارویی در شرایط آزمایشگاهی، فواید زیادی در مقایسه با استخراج این ترکیبات از گیاهان، تحت شرایط طبیعی دارد. کنترل دقیق پارامترهای مختلف، سبب میشود که کیفیت مواد حاصل در طول زمان تغییر نکند. درحالی که در شرایط طبیعی مرتباٌ تحت تأثیر شرایط آب و هوایی و آفات است. تحقیقات زیادی در زمینه استفاده از کشت‌های سوسپانسیون و سلول گیاهی برای تولید متابولیت‌های ثانویه صورت گرفته است. از جمله ابزارهایی که برای کشت وسیع سلولهای گیاهی به‌کار رفته‌اند، بیورآکتورها هستند. بیورآکتورها، مهمترین ابزار در تولید تجاری متابولیت‌های ثانویه از طریق روشهای بیوتکنولوژیک، محسوب می‌شوند.
مزایای استفاده از بیورآکتورها در کشت انبوه سلولهای گیاهی عبارتند از:
1- کنترل بهتر و دقیق‌تر شرایط خاص مورد نیاز برای تولید صنعتی ترکیبات فعال زیستی از طریق کشت سوسپانسیون سلولی
2- امکان تثبیت شرایط در طول مراحل مختلف کشت سلولی در بیورآکتور
3- جابجایی و حمل‌ونقل آسان‌تر کشت (مثلاً، برداشتن مایه‌کوبه در این حالت راحت است)
4- با توجه به اینکه در شرایط کشت سوسپانسیون، جذب مواد غذایی به‌وسیله سلول‌ها افزایش می‌یابد، لذا نرخ تکثیر سلول‌ها زیاد شده و به‌تبع آن میزان محصول (ترکیب فعال زیستی) بیشتر میشود.
5- در این حال، گیاهچه‌ها به آسانی تولید و ازدیاد می‌شوند.
سیستم بیورآکتور برای کشت‌های جنین‌زا و ارگانزای چندین گونه گیاهی به‌کار رفته است که از آن‌جمله می‌توان به تولید مقادیر زیادی سانگئینارین ( sanguinarine ) از کشت سوسپانسیون سلولی Papaver somniferum با استفاده از بیورآکتور، اشاره کرد. با توجه به اینکه بیورآکتورها، شرایط بهینه را برای تولید متابولیت‌های ثانویه از سلولهای گیاهی فراهم می‌آورند، لذا تغییرات زیادی در جهت بهینه‌سازی این سیستم‌ها، برای تولید مواد با ارزش دارویی (با منشأ گیاهی) همچون جینسنوساید ( ginsenoside ) و شیکونین صورت گرفته است.
نشانگرهای مولکولی
بخش مهم بعدی دارای کاربرد فراوان در حوزه گیاهان دارویی، “نشانگرهای مولکولی” است. قبل از اینکه به موارد کاربرد نشانگرهای مولکولی پرداخته شود، لازم است دلایل لزوم استفاده از نشانگرهای مولکولی در زمینه گیاهان دارویی ذکر شود:
دلایل استفاده از نشانگرهای مولکولی در زمینه گیاهان دارویی
فاکتورهایی همچون خاک و شرایط آب و هوایی، بقای یک گونه خاص و همچنین محتوای ترکیب دارویی این گیاه را تحت تأثیر قرار می‌دهند. در چنین حالاتی علاوه بر اینکه بین ژنوتیپ‌های مختلف یک گونه تفاوت دیده میشود از لحاظ ترکیب دارویی فعال نیز با هم فرق میکنند. در هنگام استفاده تجاری، از این گیاه دو فاکتور، کیفیت نهایی داروی استحصالی از این گیاه را تحت تأثیر قرار می‌دهند:
1- تغییر محتوای یک ترکیب دارویی خاص در گیاه مورد نظر
2- اشتباه گرفتن یک ترکیب دارویی خاص با اثر کمتر که از گیاهان دیگر بهدست آمده است. به‌جای ترکیب دارویی اصلی که از گیاه اصلی بهدست می‌آید.
چنین تفاوت‌هایی، مشکلات زیادی را در تعیین و تشخیص گیاهان دارویی خاص، با استفاده از روشهای سنتی (مرفولوژیکی و میکروسکوپی)، به‌دنبال خواهد داشت. برای روشن‌شدن موضوع به مثال زیر توجه کنید:
کوئینون یک ترکیب دارویی است که از پوست درخت سینکونا ( cinchona ) بهدست می‌آید. پوست درختان سینکونا که در جلگه‌ها کشت شده‌اند، حاوی کوئیونی است که از لحاظ دارویی فعال است. گونه‌های مشابهی از این درخت وجود دارند که به‌روی تپه‌ها و زمین‌های شیبدار رشد میکنند و از لحاظ مرفولوژیکی (شکل ظاهری) مشابه گونه‌هایی هستند که در جلگه‌ها رشد میکنند، اما در این گونه‌ها کوئیون فعال وجود ندارد.
در طول دهه‌های گذشته، ابزارهایی که برای استانداردسازی داروهای گیاهی به‌وجود آمده‌اند، شامل ارزیابی ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک و همچنین تعیین نیمرخ شیمیایی ( Chemoprofiling ) مواد گیاهی بوده‌اند. قابل ذکر است که نیمرخ شیمیایی، الگوی شیمیایی ویژه‌ای برای یک گیاه است که از تجزیه عصاره آن گیاه به‌وسیله تکنیک‌هایی چون TLC و HPTLC و HPLC بهدست آمده است. ارزیابی ماکروسکوپیک مواد گیاهی نیز بر اساس پارامترهایی چون شکل، اندازه، رنگ، بافت، خصوصیات سطح گیاه، مزه و غیره صورت میگیرد. علاوه بر این، بسیاری از تکنیکهای آنالیز، همچون آنالیز حجمی ( Volumetric Analysis )، کروماتوگرافی گازی (Gas Chromatography )، کروماتوگرافی ستونی ( Column Chromatography ) و روشهای اسپکتروفتومتریک نیز برای کنترل کیفی و استانداردسازی مواد دارویی گیاهی، مورد استفاده قرار میگیرند.
گرچه در روشهای فوق، اطلاعات زیادی در مورد یک گیاه دارویی و ترکیبات دارویی موجود در آن فراهم آید، ولی مشکلات زیادی نیز به‌همراه دارد. مثلاً برای اینکه یک ترکیب شیمیایی به‌عنوان یک نشانگر ( Marker ) جهت شناسایی یک گیاه دارویی خاص، مورد استفاده قرار گیرد، باید مختص همان‌گونه گیاهی خاص باشد، در حالی‌که همه گیاهان دارویی، دارای یک ترکیب شیمیایی منحصربه‌فرد نیستند. همچنین بین بسیاری از مولکولهای شیمیایی که به‌عنوان نشانگر و یا ترکیب دارویی خاص مدنظر هستند، هم‌پوشانی معنی‌داری وجود دارد؛ این موضوع در مورد ترکیبات فنولی و استرولی حادتر است.
یکی از عوامل مهم دیگری که استفاده از نیمرخ شیمیایی را محدود می‌سازد، ابهام در داده‌های حاصل از انگشت‌نگاری شیمیایی (Chemical Fingerprinting) است. این ابهام، در اثر تجمع مواد مصنوعی در پروفیل شیمیایی حادث میشود. علاوه بر این، فاکتورهای دیگری، پروفیل شیمیایی یک گیاه را تغییر می‌دهند. که از جمله این فاکتورها می‌توان فاکتورهای درونی چون عوامل ژنتیکی و فاکتورهای برونی چون کشت، برداشت، خشک‌کردن و شرایط انبارداری گیاهان دارویی را ذکر نمود. مطالعات شیموتاکسونومیکی (طبقه‌بندی گیاهان بر اساس ترکیبات شیمیایی موجود در گیاه) که به‌طور معمول در آزمایشگاه‌های مختلف استفاده می‌شوند، تنها میتوانند به‌عنوان معیار کیفی در مورد متابولیت‌های ثانویه، مورد استفاده قرار میگیرند و برای تعیین کمی این ترکیبات، استفاده از نشانگرهای ویژه (شیمیایی) که به‌کمک آن به آسانی بتوان گونه‌های گیاهان دارویی را از یکدیگر تشخیص داد، یک الزام است. در این رابطه، همان‌طور که در فوق ذکر شد، در هرگیاه یک نشانگر منحصر به فرد را نمی‌توان یافت.
مشکلی که در شناسایی گونه‌های گیاهان دارویی با استفاده از صفات مرفولوژیک وجود دارد، وجود نام‌های گیاهشناسی متفاوت در مورد یک گیاه در نواحی مختلف جهان است. در این حالت ممکن است گونه‌های گیاهان دارویی نادر و مفید، با گونه‌های دیگری که از لحاظ مرفولوژیکی به گیاه اصلی شبیه‌اند، اشتباه فرض شوند.
بنابراین، با توجه به مشکلات موجود در زمینه شناسایی گیاهان دارویی با استفاده از روشهای سنتی و با توجه به پیشرفت محققین در زمینه ایجاد نشانگرهای DNA ، استفاده از این تکنیکهای نوین می‌تواند ابزاری قدرتمند در استفاده کارا از گونه‌های مؤثر دارویی محسوب شود. از جمله مزایای این نشانگرها، عدم وابستگی به سن و شرایط فیزیولوژیکی و محیطی گیاه دارویی است. پروفیلی که از انگشت نگاری DNA یک گیاه دارویی بهدست می‌آید، کاملاً به همان گونه اختصاص دارد. همچنین برای استخراج DNA به‌عنوان ماده آزمایشی در آزمایشات نشانگرهای مولکولی، علاوه بر بافت تازه، می‌توان از بافت خشک نیز استفاده نمود و از این رو، شکل فیزیکی نمونه برای ارزیابی آن گونه، اهمیت ندارد. نشانگرهای مختلفی بدین منظور ایجاد شده‌اند که از آن جمله می‌توان به روشهای مبتنی بر هیبریداسیون (مانند RFLP )، روشهای مبتنی بر RCR (مانند AFLP ) و روشهای مبتنی بر توالی‌یابی (مانند ITS ) اشاره کرد.
برخی موارد کاربرد نشانگرهای DNA در زمینه گیاهان دارویی
ارزیابی تنوع ژنتیکی و تعیین ژنوتیپ (Genotyping)
تحقیقات نشان داده است که شرایط جغرافیایی، مواد دارویی فعال گیاهان دارویی را از لحاظ کمی و کیفی، تحت تأثیر قرار میدهد. بر پایه تحقیقات انجام شده، عوامل محیطی محل رویش گیاهان دارویی در سه محور زیر بر آنها تاثیر می‌گذارد:
1- تاثیر بر مقدار کل ماده مؤثره گیاهان دارویی
2- تاثیر بر عناصر تشکیل دهنده مواد مؤثره
3- تاثیر بر مقدار تولید وزن خشک گیاه
عوامل محیطی که تاثیر بسیار عمده‌ای بر کمیت و کیفیت مواد مؤثره آنها می‌گذارد عبارتنداز نور، درجه حرارت، آبیاری و ارتفاع محل. بنابراین نیاز است که به‌دقت این موضوع مورد بررسی قرار گیرد. به این خاطر، بسیاری از محققین، تأثیر تنوع جغرافیایی بر گیاهان دارویی را از لحاظ تغییرات در سطوح مولکول DNA (ژنتیک) مطالعه نموده‌اند. این برآوردها از تنوع ژنتیکی می‌تواند در طراحی برنامه‌های اصلاحی گیاهان دارویی و همچنین مدیریت و حفاظت از ژرم‌پلاسم آنها به‌کار رود.
شناسایی دقیق گیاهان داروییاز نشانگرهای DNA می‌توان برای شناسایی دقیق گونه‌های گیاهان دارویی مهم، استفاده کرد. اهمیت استفاده از این نشانگرها، به‌ویژه در مورد گونه‌ها و یا واریته‌هایی که از لحاظ مرفولوژیکی و فیتوشیمیایی به هم شبیهند، دوچندان میشود. گاهی ممکن است بر اثر اصلاح گیاهان دارویی کالتیوارهایی به‌وجود آید که هر چند از نظر ظاهر با سایر افراد آن‌گونه تفاوتی ندارد ولی از نظر کمیت و کیفیت مواد مؤثره اختلاف‌های زیادی با آنها داشته باشد. در این حالت اصلاح‌کنندگان چنین گیاهانی باید تمام مشخصات آن کالتیوار را از نظر خصوصیات مواد مؤثره ارایه دهند که شناسایی و معرفی خصوصیات مذکور مستلزم صرف هزینه و زمان زیاد از نظر کسب اطلاعات گسترده درباره فرآیندهای متابولیسمی گیاه مربوطه است.
به‌علاوه امکان تغییرپذیری وضعیت تولید و تراوش مواد مؤثره در مراحل مختلف رویش گیاه همواره باید مورد نظر اصلاح‌کننده قرار داشته‌باشد. به‌عنوان مثال، از نشانگرهای RAPD و PBR برای شناسایی دقیق گونه P.ginseng در بین جمعیت‌های جینسنگ ( ginseng ) استفاده شده است. همچنین برخی از محققین از یک راهکار جدید به‌نام DALP ( Direct Amplification of Length Polymorphism ) برای شناسایی دقیق Panax ginseng و Panax quinquefolius استفاده کرده‌اند.
انتخاب کیموتایپ‌های (Chemotypes) مناسب به‌کمک نشانگر
علاوه بر شناسایی دقیق گونه‌ها، پیش‌بینی غلظت ماده شیمیایی فعال گیاهی (Active Phytochemical) نیز برای کنترل کیفی یک گیاه دارویی مهم است . شناسایی نشانگرهای (DNA QTL) که با مقدار آن ترکیب دارویی خاص همبستگی دارند، می‌تواند جهت کنترل کیفی و کمی مواد خام گیاهی، مؤثر واقع شود. لازم به‌ذکر است که تنها تفاوت بین کیموتایپ‌های مختلف، مقدار ماده شیمیایی فعال آنها است. همچنین، پروفیل‌های حاصل از نشانگرهای DNA میتوانند جهت تعیین روابط فیلوژنتیکی (خویشاوندی) بین کیموتایپ‌های مختلف یک گونه گیاه دارویی به‌کار روند.
در سال‌های اخیر مطالعات زیادی به‌منظور تعیین رابطه بین نشانگرهای DNA و تنوعات کمی وکیفی ترکیبات فعال دارویی در بین گونه‌ها و خویشاوندان نزدیک گیاهان دارویی، صورت گرفته و یا در حال انجام است. از طرفی، به‌کارگیری توأم تکنیکهای مولکولی و تکنیکهای آنالیزی دیگر، چون TLC و HPLC ، می‌تواند شناخت ما را نسبت به یک گونه دارویی خاص و به تبع آن کنترل کیفی و کمی ترکیب دارویی مورد نظر در سطح صنعتی، افزایش دهد. به‌عنوان مثال بررسی تنوع ژنتیکی Artemisia annua ، به‌عنوان منبع ترکیب ضد ملاریای آرتمیزینین (artemisinin)، نشان میدهد که ژنوتیپ‌های این گیاه در سراسر هند، از لحاظ محتوای این ترکیب (مقدار ماده مؤثره آرتمزینین)، تنوع نشان می‌دهند. این بررسی با استفاده از نشانگر RAPD (یک نوع نشانگر DNA ) صورت گرفته است.
مهندسی ژنتیکشاخه بعدی بیوتکنولوژی که در زمینه گیاهان دارویی کاربردهای فراوانی دارد، “مهندسی ژنتیک” است. پیشرفت‌های اخیر در زمینه ژنتیک گیاهی و تکنولوژی DNA نوترکیب، کمک شایانی به بهبود و تقویت تحقیقات در زمینه بیوسنتز متابولیت‌های ثانویه کرده است. قسمت اعظمی از تحقیقات در زمینه متابولیت‌های ثانویه، به‌روی شناسایی و دستکاری ژنتیکی آنزیم‌های دخیل در مسیر متابولیکی سنتز یک متابولیت ثانویه، متمرکز شده‌است. ابزار طبیعی که در فرآیند مهندسی ژنتیک و در اکثر گونه‌های گیاهی و بخصوص گیاهان دولپه به‌کار می‌رود، یک باکتری خاکزی به‌نام آگروباکتریوم (Agrobacterium) است. گونه‌های مختلف این باکتری، مهندسان طبیعی هستند که بیماریهای تومور گال طوقه (Crown Gall Tumour) و ریشه مویی (Hairy Root) را در گیاهان سبب می‌شوند.
تحقیقات نشان داده‌است که ریشه‌های مویی تولید شده به‌وسیله گونه‌ای از این باکتری به‌نام A. rhizogenes ، بافتی مناسب برای تولید متابولیت ثانویه هستند. به علت پایداری و تولید زیاد این بافت‌ها در شرایط کشت عاری از هورمون، تاکنون گونه‌های دارویی زیادی با استفاده از این باکتری تغییر یافته‌اند. که از آن جمله می‌توان به کشت ریشه مویی گیاه دارویی Artemisia annua به‌منظور تولید ترکیب دارویی فعال، اشاره کرد. تحقیقات نشان داده است که شرایط جغرافیایی، مواد دارویی فعال گیاهان دارویی را از لحاظ کمی و کیفی، تحت تأثیر قرار میدهد.
بنابراین می‌توان دید که مهندسی ژنتیک می‌تواند به‌عنوان ابزاری قدرتمند جهت تولید متابولیت‌های ثانویه جدید و همچنین افزایش مقدار متابولیت‌های ثانویه موجود در یک گیاه به‌کار رود.
روشهای بیوتکنولوژی اصلاح گیاهان دارویی
فکر کنم با اینها بتونی یه تحقیق خوبی ارائه کنید
نمره تون نصفش مال من
کشت بافت
با تکنیک کشت بافت می توان از یک سلول به یک گیاه کامل دست یافت. در این تکنیک از روشهای جنین زایی ریزازدیادی و اندام زایی استفاده میگردد.استفاده از این تکنیک به همراه موتاسیون باعث سرعت بخشیدن به تکثیر انبوه تولید گیاهان عاری از بیماری انجام کار در تمام طول سال و کاهش هزینه خواهد شد.
اولین مرحله تکثیر قسمت مورد نظر در گیاه می باشد.پس از تعیین دز مناسب و انجام تیمار پرتوتابی و تکثیر دوباره گزینش درشرایط In-vitro با اعمال تیمار تنش صورت میگیرد .گیاهان گزینش شده بعد از انتقال به گلدان جهت سازگاری و تکثیر دوباره جهت سلکسیون انتهایی در مزرعه کشت شده و سپس مورد بررسی های تغییرات زنتیکی قرار خواهند گرفت.
یکی از بخش‌های مهم بیوتکنولوژی “کشت بافت” است که کاربردهای مختلف آن در زمینه گیاهان دارویی، از جنبه‌های مختلفی قابل بررسی است:
باززایی در شرایط آزمایشگاهی ( In-Vitro Regeneration )
تکثیر گیاهان در شرایط آزمایشگاهی، روشی بسیار مفید جهت تولید داروهای گیاهی باکیفیت است. روشهای مختلفی برای تکثیر در آزمایشگاه وجود دارد که از جمله آنها، ریزازدیادی است. ریزازدیادی فواید زیادی نسبت به روشهای سنتی تکثیر دارد. با ریزازدیادی می‌توان نرخ تکثیر را بالا برد و مواد گیاهی عاری از پاتوژن تولید کرد. گزارش‌های زیادی در ارتباط با بکارگیری تکنیک ” کشت بافت ” جهت تکثیر گیاهان دارویی وجود دارد. با این روش برای ایجاد کلون‌های گیاهی از تیره لاله در مدت 120 روز بیش از 400 گیاه کوچک همگن و یک شکل گرفته شد که 90 درصد آنها به رشد معمولی خود ادامه دادند. برای اصلاح گل انگشتانه، از نظر صفات ساختاری، مقدار بیوماس، میزان مواد مؤثره و غیره با مشکلات زیادی مواجه خواهیم شد ولی با تکثیر رویشی این گیاه از راه کشت بافت و سلول، می‌توان بر آن مشکلات غلبه نمود. چنان‌که مؤسسه گیاهان دارویی بوداکالاز در مجارستان از راه کشت بافت و سلول گل انگشتانه موسوم به آکسفورد، توانست پایه‌هایی کاملا همگن و یک شکل از گیاه مذکور بهدست آورد.
باززایی از طریق جنینزایی سوماتیک (غیرجنسی)
تولید و توسعه مؤثر جنین‌های سوماتیک، پیش‌نیازی برای تولید گیاهان در سطح تجاری است. جنینزایی سوماتیک فرآیندی است که طی آن گروهی از سلول‌ها یا بافت‌های سوماتیک، جنین‌های سوماتیک تشکیل می‌دهند. این جنین‌ها شبیه جنین‌های زیگوتی (جنین‌های حاصل از لقاح جنسی) هستند و در محیط کشت مناسب میتوانند به نهال تبدیل شوند. باززایی گیاهان با استفاده از جنینزایی سوماتیک از یک سلول، در بسیاری از گونه‌های گیاهان دارویی به اثبات رسیده است. بنابراین در این حالت با توجه به پتانسیل متفاوت سلولهای مختلف در تولید یک ترکیب دارویی، می‌توان گیاهانی با ویژگی برتر نسبت به گیاه اولیه تولید نمود.
حفاظت گونه‌های گیاهان دارویی از طریق نگهداری در سرما
با تکیه بر کشت بافت و سلول می‌توان برای نگهداری کالتیوارهای مورد نظر در بانک ژن یا برای نگهداری طولانی مدت اندام‌های تکثیر گیاه در محیط نیتروژن مایع، اقدام نمود. نگهداری در سرما، یک تکنیک مفید جهت حفاظت از کشت‌های سلولی در شرایط آزمایشگاهی است. در این روش با استفاده از نیتروژن مایع (196- درجه سانتی‌گراد) فرآیند تقسیم سلولی و سایر فرآیندهای متابولیکی و بیوشیمیایی متوقف شده و در نتیجه می‌توان بافت یا سلول گیاهی را مدت زمان بیشتری نگهداری و حفظ نمود. با توجه به اینکه می‌توان از کشت‌های نگهداری شده در سرما، گیاه کامل باززایی کرد، لذا این تکنیک می‌تواند روشی مفید جهت حفاظت از گیاهان دارویی در معرض انقراض باشد. مثلاً بر اساس گزارشات منتشر شده، روش نگهداری در سرما، روشی مؤثر جهت نگهداری کشت‌های سلولی گیاهان دارویی تولیدکننده آلکالوئید همچون Rauvollfia serpentine , D. lanalta , A. belladonna , Hyoscyamus spp . است. این تکنیک، می‌تواند جهت نگهداری طیفی از بافت‌های گیاهی چون مریستم‌ها، بساک و دانه گرده، جنین، کالوس و پروتوپلاست به‌کار رود. تنها محدودیت این روش، مشکل دسترسی به نیتروژن مایع است.
تولید متابولیت‌های ثانویه از گیاهان دارویی
از لحاظ تاریخی، اگرچه تکنیک ” کشت بافت ” برای اولین بار، در سال‌های 1940-1939 در مورد گیاهان به‌کار گرفته‌شد، ولی در سال 1956 بود که یک شرکت دارویی در کشور آمریکا ( Pfizer Inc ) اولین پتنت را در مورد تولید متابولیت‌ها با استفاده از کشت توده‌ای سلول‌ها منتشر کرد. کول و استابو (1967) و هبل و همکاران (1968) توانستند مقادیر بیشتری از ترکیبات ویسناجین ( Visnagin ) و دیوسجنین ( Diosgenin ) را با استفاده از کشت بافت نسبت به حالت طبیعی (استخراج از گیاه کامل) بهدست آورند. گیاهان، منبع بسیاری از مواد شیمیایی هستند که به‌عنوان ترکیب دارویی مصرف می‌شوند. فرآورده‌های حاصل از متابولیسم ثانویه گیاهی ( Secondary Metabolite ) جزو گرانبهاترین ترکیب شیمیایی گیاهی ( Phytochemical ) هستند. با استفاد از کشت بافت می‌توان متابولیت‌های ثانویه را در شرایط آزمایشگاهی تولید نمود. لازم به‌ذکر است که متابولیت‌های ثانویه، دسته‌ای از مواد شامل اسیدهای پیچیده، لاکتون‌ها، فلاونوئیدها و آنتوسیانین‌ها هستند که به‌صورت عصاره یا پودرهای گیاهی در درمان بسیاری از بیماریهای شایع به‌کار برده می‌شوند.
راهکارهای افزایش متابولیت‌های ثانویه گیاهی از طریق کشت بافت
1- استفاده از محرک‌های ( Elicitors ) زنده و غیر زنده‌ای که میتوانند مسیرهای متابولیکی سنتز متابولیت‌های ثانویه را تحت تأثیر قرار داده و میزان تولید آنها را افزایش دهند. لازم به‌ذکر است که این محرک‌ها در شرایط طبیعی نیز بر گیاه تأثیر گذاشته و باعث تولید یک متابولیت خاص می‌شوند.
2- افزودن ترکیب اولیه ( Precursor ) مناسب به محیط‌کشت، با این دیدگاه که تولید محصول نهایی در نتیجه وجود این ترکیبات در محیط‌کشت، القاء شود.
3- افزایش تولید یک متابولیت ثانویه در اثر ایجاد ژنوتیپ‌های جدیدی که از طریق امتزاج پروتوپلاست یا مهندسی ژنتیک، بهدست می‌آیند.
4- استفاده از مواد موتاژن جهت ایجاد واریته‌های پربازده
5- کشت بافت ریشه گیاهان دارویی (ریشه، نسبت به بافت‌های گیاهی دیگر، پتانسیل بیشتری جهت تولید متابولیت‌های ثانویه دارد)
مثال‌های قابل ذکر آنقدر زیاد است که تصور میشود هر ماده‌ای با منشاء گیاهی، از جمله، متابولیت‌های ثانویه را می‌توان به‌وسیله کشت‌های سلولی تولید کرد: از جمله ترکیباتی که از طریق کشت سلولی و کشت بافت به تولید انبوه رسیده است، داروی ضد سرطان تاکسول است. این دارو که در درمان سرطان‌های سینه و تخمدان به‌کار می‌رود از پوست تنه درخت سرخدار ( Taxus brevilifolia L. ) استخراج میگردد. از آنجایی‌که تولید تاکسول به‌دلیل وجود 10 هسته استروئیدی در ساختار شیمیایی آن بسیار مشکل است و جمعیت طبیعی درختان سرخدار نیز برای استخراج این ماده بسیار اندک است، لذا راهکار دیگری را برای تولید تاکسول باید به‌کار گرفت. در حال حاضر، برای تولید تاکسول از تکنیک کشت بافت و کشت قارچ‌هایی که بر روی درخت رشد کرده و تاکسول تولید میکنند، استفاده میگردد.
سولاسودین ( Solasodine ) نیز از ترکیبات دیگری است که از طریق کشت سوسپانسیون سلولی گیاه Solanum eleganifoliu بهدست می‌آید. از جمله متابولیت‌های دیگری که از طریق تکنیک کشت بافت و در مقیاس تجاری تولید میشود، شیکونین ( Shikonin ) (رنگی با خاصیت ضد حساسیت و ضد باکتری) است. مثال‌های زیر گویای کارایی تکنیک کشت بافت در تولید متابولیت‌های ثانویه است.
تولید آلکالوئید پیرولیزیدین ( Pyrolizidine ) از کشت بافت ریشه Senecio sp ، سفالین ( Cephaelin ) و امتین ( Emetine ) از کشت کالوس Cephaelis ipecacuanha ، آلکالوئید کوئینولین ( Quinoline ) از کشت سوسپانسیون سلولی Cinchona ledgerione و افزایش بیوسنتز آلکالوئیدهای ایندولی با استفاده از کشت سوسپانسیون سلولی گیاه Catharanthus roseus .
استفاده از بیورآکتورها در تولید صنعتی متابولیت‌های ثانویه
تولید متابولیت ثانویه گیاهی با خصوصیات دارویی در شرایط آزمایشگاهی، فواید زیادی در مقایسه با استخراج این ترکیبات از گیاهان، تحت شرایط طبیعی دارد. کنترل دقیق پارامترهای مختلف، سبب میشود که کیفیت مواد حاصل در طول زمان تغییر نکند. درحالی که در شرایط طبیعی مرتباٌ تحت تأثیر شرایط آب و هوایی و آفات است. تحقیقات زیادی در زمینه استفاده از کشت‌های سوسپانسیون و سلول گیاهی برای تولید متابولیت‌های ثانویه صورت گرفته است. از جمله ابزارهایی که برای کشت وسیع سلولهای گیاهی به‌کار رفته‌اند، بیورآکتورها هستند. بیورآکتورها، مهمترین ابزار در تولید تجاری متابولیت‌های ثانویه از طریق روشهای بیوتکنولوژیک، محسوب می‌شوند.
مزایای استفاده از بیورآکتورها در کشت انبوه سلولهای گیاهی عبارتند از:
1- کنترل بهتر و دقیق‌تر شرایط خاص مورد نیاز برای تولید صنعتی ترکیبات فعال زیستی از طریق کشت سوسپانسیون سلولی
2- امکان تثبیت شرایط در طول مراحل مختلف کشت سلولی در بیورآکتور
3- جابجایی و حمل‌ونقل آسان‌تر کشت (مثلاً، برداشتن مایه‌کوبه در این حالت راحت است)
4- با توجه به اینکه در شرایط کشت سوسپانسیون، جذب مواد غذایی به‌وسیله سلول‌ها افزایش می‌یابد، لذا نرخ تکثیر سلول‌ها زیاد شده و به‌تبع آن میزان محصول (ترکیب فعال زیستی) بیشتر میشود.
5- در این حال، گیاهچه‌ها به آسانی تولید و ازدیاد می‌شوند.
سیستم بیورآکتور برای کشت‌های جنین‌زا و ارگانزای چندین گونه گیاهی به‌کار رفته است که از آن‌جمله می‌توان به تولید مقادیر زیادی سانگئینارین ( sanguinarine ) از کشت سوسپانسیون سلولی Papaver somniferum با استفاده از بیورآکتور، اشاره کرد. با توجه به اینکه بیورآکتورها، شرایط بهینه را برای تولید متابولیت‌های ثانویه از سلولهای گیاهی فراهم می‌آورند، لذا تغییرات زیادی در جهت بهینه‌سازی این سیستم‌ها، برای تولید مواد با ارزش دارویی (با منشأ گیاهی) همچون جینسنوساید ( ginsenoside ) و شیکونین صورت گرفته است.
نشانگرهای مولکولی
بخش مهم بعدی دارای کاربرد فراوان در حوزه گیاهان دارویی، “نشانگرهای مولکولی” است. قبل از اینکه به موارد کاربرد نشانگرهای مولکولی پرداخته شود، لازم است دلایل لزوم استفاده از نشانگرهای مولکولی در زمینه گیاهان دارویی ذکر شود:
دلایل استفاده از نشانگرهای مولکولی در زمینه گیاهان دارویی
فاکتورهایی همچون خاک و شرایط آب و هوایی، بقای یک گونه خاص و همچنین محتوای ترکیب دارویی این گیاه را تحت تأثیر قرار می‌دهند. در چنین حالاتی علاوه بر اینکه بین ژنوتیپ‌های مختلف یک گونه تفاوت دیده میشود از لحاظ ترکیب دارویی فعال نیز با هم فرق میکنند. در هنگام استفاده تجاری، از این گیاه دو فاکتور، کیفیت نهایی داروی استحصالی از این گیاه را تحت تأثیر قرار می‌دهند:
1- تغییر محتوای یک ترکیب دارویی خاص در گیاه مورد نظر
2- اشتباه گرفتن یک ترکیب دارویی خاص با اثر کمتر که از گیاهان دیگر بهدست آمده است. به‌جای ترکیب دارویی اصلی که از گیاه اصلی بهدست می‌آید.
چنین تفاوت‌هایی، مشکلات زیادی را در تعیین و تشخیص گیاهان دارویی خاص، با استفاده از روشهای سنتی (مرفولوژیکی و میکروسکوپی)، به‌دنبال خواهد داشت. برای روشن‌شدن موضوع به مثال زیر توجه کنید:
کوئینون یک ترکیب دارویی است که از پوست درخت سینکونا ( cinchona ) بهدست می‌آید. پوست درختان سینکونا که در جلگه‌ها کشت شده‌اند، حاوی کوئیونی است که از لحاظ دارویی فعال است. گونه‌های مشابهی از این درخت وجود دارند که به‌روی تپه‌ها و زمین‌های شیبدار رشد میکنند و از لحاظ مرفولوژیکی (شکل ظاهری) مشابه گونه‌هایی هستند که در جلگه‌ها رشد میکنند، اما در این گونه‌ها کوئیون فعال وجود ندارد.
در طول دهه‌های گذشته، ابزارهایی که برای استانداردسازی داروهای گیاهی به‌وجود آمده‌اند، شامل ارزیابی ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک و همچنین تعیین نیمرخ شیمیایی ( Chemoprofiling ) مواد گیاهی بوده‌اند. قابل ذکر است که نیمرخ شیمیایی، الگوی شیمیایی ویژه‌ای برای یک گیاه است که از تجزیه عصاره آن گیاه به‌وسیله تکنیک‌هایی چون TLC و HPTLC و HPLC بهدست آمده است. ارزیابی ماکروسکوپیک مواد گیاهی نیز بر اساس پارامترهایی چون شکل، اندازه، رنگ، بافت، خصوصیات سطح گیاه، مزه و غیره صورت میگیرد. علاوه بر این، بسیاری از تکنیکهای آنالیز، همچون آنالیز حجمی ( Volumetric Analysis )، کروماتوگرافی گازی (Gas Chromatography )، کروماتوگرافی ستونی ( Column Chromatography ) و روشهای اسپکتروفتومتریک نیز برای کنترل کیفی و استانداردسازی مواد دارویی گیاهی، مورد استفاده قرار میگیرند.
گرچه در روشهای فوق، اطلاعات زیادی در مورد یک گیاه دارویی و ترکیبات دارویی موجود در آن فراهم آید، ولی مشکلات زیادی نیز به‌همراه دارد. مثلاً برای اینکه یک ترکیب شیمیایی به‌عنوان یک نشانگر ( Marker ) جهت شناسایی یک گیاه دارویی خاص، مورد استفاده قرار گیرد، باید مختص همان‌گونه گیاهی خاص باشد، در حالی‌که همه گیاهان دارویی، دارای یک ترکیب شیمیایی منحصربه‌فرد نیستند. همچنین بین بسیاری از مولکولهای شیمیایی که به‌عنوان نشانگر و یا ترکیب دارویی خاص مدنظر هستند، هم‌پوشانی معنی‌داری وجود دارد؛ این موضوع در مورد ترکیبات فنولی و استرولی حادتر است.
یکی از عوامل مهم دیگری که استفاده از نیمرخ شیمیایی را محدود می‌سازد، ابهام در داده‌های حاصل از انگشت‌نگاری شیمیایی (Chemical Fingerprinting) است. این ابهام، در اثر تجمع مواد مصنوعی در پروفیل شیمیایی حادث میشود. علاوه بر این، فاکتورهای دیگری، پروفیل شیمیایی یک گیاه را تغییر می‌دهند. که از جمله این فاکتورها می‌توان فاکتورهای درونی چون عوامل ژنتیکی و فاکتورهای برونی چون کشت، برداشت، خشک‌کردن و شرایط انبارداری گیاهان دارویی را ذکر نمود. مطالعات شیموتاکسونومیکی (طبقه‌بندی گیاهان بر اساس ترکیبات شیمیایی موجود در گیاه) که به‌طور معمول در آزمایشگاه‌های مختلف استفاده می‌شوند، تنها میتوانند به‌عنوان معیار کیفی در مورد متابولیت‌های ثانویه، مورد استفاده قرار میگیرند و برای تعیین کمی این ترکیبات، استفاده از نشانگرهای ویژه (شیمیایی) که به‌کمک آن به آسانی بتوان گونه‌های گیاهان دارویی را از یکدیگر تشخیص داد، یک الزام است. در این رابطه، همان‌طور که در فوق ذکر شد، در هرگیاه یک نشانگر منحصر به فرد را نمی‌توان یافت.
مشکلی که در شناسایی گونه‌های گیاهان دارویی با استفاده از صفات مرفولوژیک وجود دارد، وجود نام‌های گیاهشناسی متفاوت در مورد یک گیاه در نواحی مختلف جهان است. در این حالت ممکن است گونه‌های گیاهان دارویی نادر و مفید، با گونه‌های دیگری که از لحاظ مرفولوژیکی به گیاه اصلی شبیه‌اند، اشتباه فرض شوند.
بنابراین، با توجه به مشکلات موجود در زمینه شناسایی گیاهان دارویی با استفاده از روشهای سنتی و با توجه به پیشرفت محققین در زمینه ایجاد نشانگرهای DNA ، استفاده از این تکنیکهای نوین می‌تواند ابزاری قدرتمند در استفاده کارا از گونه‌های مؤثر دارویی محسوب شود. از جمله مزایای این نشانگرها، عدم وابستگی به سن و شرایط فیزیولوژیکی و محیطی گیاه دارویی است. پروفیلی که از انگشت نگاری DNA یک گیاه دارویی بهدست می‌آید، کاملاً به همان گونه اختصاص دارد. همچنین برای استخراج DNA به‌عنوان ماده آزمایشی در آزمایشات نشانگرهای مولکولی، علاوه بر بافت تازه، می‌توان از بافت خشک نیز استفاده نمود و از این رو، شکل فیزیکی نمونه برای ارزیابی آن گونه، اهمیت ندارد. نشانگرهای مختلفی بدین منظور ایجاد شده‌اند که از آن جمله می‌توان به روشهای مبتنی بر هیبریداسیون (مانند RFLP )، روشهای مبتنی بر RCR (مانند AFLP ) و روشهای مبتنی بر توالی‌یابی (مانند ITS ) اشاره کرد.
برخی موارد کاربرد نشانگرهای DNA در زمینه گیاهان دارویی
ارزیابی تنوع ژنتیکی و تعیین ژنوتیپ (Genotyping)
تحقیقات نشان داده است که شرایط جغرافیایی، مواد دارویی فعال گیاهان دارویی را از لحاظ کمی و کیفی، تحت تأثیر قرار میدهد. بر پایه تحقیقات انجام شده، عوامل محیطی محل رویش گیاهان دارویی در سه محور زیر بر آنها تاثیر می‌گذارد:
1- تاثیر بر مقدار کل ماده مؤثره گیاهان دارویی
2- تاثیر بر عناصر تشکیل دهنده مواد مؤثره
3- تاثیر بر مقدار تولید وزن خشک گیاه
عوامل محیطی که تاثیر بسیار عمده‌ای بر کمیت و کیفیت مواد مؤثره آنها می‌گذارد عبارتنداز نور، درجه حرارت، آبیاری و ارتفاع محل. بنابراین نیاز است که به‌دقت این موضوع مورد بررسی قرار گیرد. به این خاطر، بسیاری از محققین، تأثیر تنوع جغرافیایی بر گیاهان دارویی را از لحاظ تغییرات در سطوح مولکول DNA (ژنتیک) مطالعه نموده‌اند. این برآوردها از تنوع ژنتیکی می‌تواند در طراحی برنامه‌های اصلاحی گیاهان دارویی و همچنین مدیریت و حفاظت از ژرم‌پلاسم آنها به‌کار رود.
شناسایی دقیق گیاهان داروییاز نشانگرهای DNA می‌توان برای شناسایی دقیق گونه‌های گیاهان دارویی مهم، استفاده کرد. اهمیت استفاده از این نشانگرها، به‌ویژه در مورد گونه‌ها و یا واریته‌هایی که از لحاظ مرفولوژیکی و فیتوشیمیایی به هم شبیهند، دوچندان میشود. گاهی ممکن است بر اثر اصلاح گیاهان دارویی کالتیوارهایی به‌وجود آید که هر چند از نظر ظاهر با سایر افراد آن‌گونه تفاوتی ندارد ولی از نظر کمیت و کیفیت مواد مؤثره اختلاف‌های زیادی با آنها داشته باشد. در این حالت اصلاح‌کنندگان چنین گیاهانی باید تمام مشخصات آن کالتیوار را از نظر خصوصیات مواد مؤثره ارایه دهند که شناسایی و معرفی خصوصیات مذکور مستلزم صرف هزینه و زمان زیاد از نظر کسب اطلاعات گسترده درباره فرآیندهای متابولیسمی گیاه مربوطه است.
به‌علاوه امکان تغییرپذیری وضعیت تولید و تراوش مواد مؤثره در مراحل مختلف رویش گیاه همواره باید مورد نظر اصلاح‌کننده قرار داشته‌باشد. به‌عنوان مثال، از نشانگرهای RAPD و PBR برای شناسایی دقیق گونه P.ginseng در بین جمعیت‌های جینسنگ ( ginseng ) استفاده شده است. همچنین برخی از محققین از یک راهکار جدید به‌نام DALP ( Direct Amplification of Length Polymorphism ) برای شناسایی دقیق Panax ginseng و Panax quinquefolius استفاده کرده‌اند.
انتخاب کیموتایپ‌های (Chemotypes) مناسب به‌کمک نشانگر
علاوه بر شناسایی دقیق گونه‌ها، پیش‌بینی غلظت ماده شیمیایی فعال گیاهی (Active Phytochemical) نیز برای کنترل کیفی یک گیاه دارویی مهم است . شناسایی نشانگرهای (DNA QTL) که با مقدار آن ترکیب دارویی خاص همبستگی دارند، می‌تواند جهت کنترل کیفی و کمی مواد خام گیاهی، مؤثر واقع شود. لازم به‌ذکر است که تنها تفاوت بین کیموتایپ‌های مختلف، مقدار ماده شیمیایی فعال آنها است. همچنین، پروفیل‌های حاصل از نشانگرهای DNA میتوانند جهت تعیین روابط فیلوژنتیکی (خویشاوندی) بین کیموتایپ‌های مختلف یک گونه گیاه دارویی به‌کار روند.
در سال‌های اخیر مطالعات زیادی به‌منظور تعیین رابطه بین نشانگرهای DNA و تنوعات کمی وکیفی ترکیبات فعال دارویی در بین گونه‌ها و خویشاوندان نزدیک گیاهان دارویی، صورت گرفته و یا در حال انجام است. از طرفی، به‌کارگیری توأم تکنیکهای مولکولی و تکنیکهای آنالیزی دیگر، چون TLC و HPLC ، می‌تواند شناخت ما را نسبت به یک گونه دارویی خاص و به تبع آن کنترل کیفی و کمی ترکیب دارویی مورد نظر در سطح صنعتی، افزایش دهد. به‌عنوان مثال بررسی تنوع ژنتیکی Artemisia annua ، به‌عنوان منبع ترکیب ضد ملاریای آرتمیزینین (artemisinin)، نشان میدهد که ژنوتیپ‌های این گیاه در سراسر هند، از لحاظ محتوای این ترکیب (مقدار ماده مؤثره آرتمزینین)، تنوع نشان می‌دهند. این بررسی با استفاده از نشانگر RAPD (یک نوع نشانگر DNA ) صورت گرفته است.
مهندسی ژنتیکشاخه بعدی بیوتکنولوژی که در زمینه گیاهان دارویی کاربردهای فراوانی دارد، “مهندسی ژنتیک” است. پیشرفت‌های اخیر در زمینه ژنتیک گیاهی و تکنولوژی DNA نوترکیب، کمک شایانی به بهبود و تقویت تحقیقات در زمینه بیوسنتز متابولیت‌های ثانویه کرده است. قسمت اعظمی از تحقیقات در زمینه متابولیت‌های ثانویه، به‌روی شناسایی و دستکاری ژنتیکی آنزیم‌های دخیل در مسیر متابولیکی سنتز یک متابولیت ثانویه، متمرکز شده‌است. ابزار طبیعی که در فرآیند مهندسی ژنتیک و در اکثر گونه‌های گیاهی و بخصوص گیاهان دولپه به‌کار می‌رود، یک باکتری خاکزی به‌نام آگروباکتریوم (Agrobacterium) است. گونه‌های مختلف این باکتری، مهندسان طبیعی هستند که بیماریهای تومور گال طوقه (Crown Gall Tumour) و ریشه مویی (Hairy Root) را در گیاهان سبب می‌شوند.
تحقیقات نشان داده‌است که ریشه‌های مویی تولید شده به‌وسیله گونه‌ای از این باکتری به‌نام A. rhizogenes ، بافتی مناسب برای تولید متابولیت ثانویه هستند. به علت پایداری و تولید زیاد این بافت‌ها در شرایط کشت عاری از هورمون، تاکنون گونه‌های دارویی زیادی با استفاده از این باکتری تغییر یافته‌اند. که از آن جمله می‌توان به کشت ریشه مویی گیاه دارویی Artemisia annua به‌منظور تولید ترکیب دارویی فعال، اشاره کرد. تحقیقات نشان داده است که شرایط جغرافیایی، مواد دارویی فعال گیاهان دارویی را از لحاظ کمی و کیفی، تحت تأثیر قرار میدهد.
بنابراین می‌توان دید که مهندسی ژنتیک می‌تواند به‌عنوان ابزاری قدرتمند جهت تولید متابولیت‌های ثانویه جدید و همچنین افزایش مقدار متابولیت‌های ثانویه موجود در یک گیاه به‌کار رود.
Similar threads
| Thread starter | عنوان | تالار | پاسخ ها | تاریخ |
|---|---|---|---|---|
|
ارزش علمی مطالب ارسالی | مهندسی کشاورزی | 1 | |
|
بحث های علمی و تجربی مهندسی کشاورزی | مهندسی کشاورزی | 34 | |
|
معرفی گرایشهای رشته مهندسی کشاورزی و مهندسی منابع طبیعی | مهندسی کشاورزی | 16 | |
|
نحوه تاسیس شرکت خدمات فنی مهندسی کشاورزی | مهندسی کشاورزی | 36 | |
|
مهندسی ژنتيک پنبه | مهندسی کشاورزی | 8 |
Similar threads
-
-
-
معرفی گرایشهای رشته مهندسی کشاورزی و مهندسی منابع طبیعی
- شروع شده توسط ni_rosa_ce
- پاسخ ها: 16
-
-