سرطان در گیاه

[گیاه شناسی]

همانطور که جانوران و انسان به سرطان مبتلا میشن و اکثرا جان خودشونو در اثر این بیماری از دست میدن ، گیاهان هم کم و بیش به این بیماری دچار میشن ولی اغلب این سرطان فقط در یک قسمت گیاه باقی میماند و به بخش های دیگر سرایت نمی کند و در نتیجه گیاه زنده میمونه!ودر اکثر این موارد این سرطان برای گیاه مضر نیست و حتی در برخی مواقع مفید هم هست.
این تقسیمات غیر عادی سلولهای سرطانی,ایجاد توده های نا منظمی به نام گال(تومور)میکند.این گال ها بر حسب عامل ایجاد حالت های گوناگونی دارن.این تومور ها بعضا توسط حشرات,قارچ های انگلی,مواد شیمیایی و هورمونی و ویروسها و باکتری ها ایجاد میشود,برای مثال در گیاهان تیره بلوط بعضی حشرات باعث ایجاد تومور در زیر برگها میشود.
در برخی گیاهان تیره نخود نیز برخی باکتری ها موجب ایجاد تومور میشوند که به این تومور گره نیز گفته میشود.
این تومور محلی است که باکتری ها در اون با گیاه به طور هم زیست با گیاه زندگی میکنند.کار این باکتری ها این است که نیتروژن هوا رو جذب میکنند و به امونیاک تبدیل میکنند و در اختیار گیاه قرار میدن که بدین صورت می تونن مفید هم باشن و دیگه گیاه به کود نیتروژن دار خاک نیز نیازی ندارن

 

[گیاه شناسی]

سرطان طوقه درختان میوه توسط یک باکتری خاکزاد بنام Agrobacterium tumefaciensایجاد می شود.بیماری همراه با تقسیم سلولی ناهنجار وغیر منظم اغلب در ناحیه ریشه واطراف طوقه گیاه میزبان نمایان می شود. این بیماری عمدتا در درختان میوه هسته دار،تاک و گلسرخیان بروز می کند،لیکن طیف وسیعی از گیاهان دو لپه ای نیز به ان حساس بوده واز طریق عفونت طبیعی الوده می شوند.حتی انواع فراوانتری از گیاهان،از جمله تعدادی از گونه های تک لپه ای را می توان بامایه زنی مصنوعی پس از ایجاد زخم الوده نمود(1976،.(De Cleene&De Leyمیزان خسارت بیماری بسیار زیاد است،به گونه ای که کندیوالکورن(1980Kennedy&Alcorn )این باکتری را سومین عامل بیماریزای مهم گیاهی از نوع پروکاریوت ها(prokaryote )در امریکا ذکرکرده اند.تاکنون مطالعات فراوانی در باره بیماری سرطان طوقه انجام گرفته و بسیاری جنبه های زیست شناختی ان در کتابی که توسط گال وشل(1982(Kahl&Schell به رشته تحریر در امده منعکس شده است.

 

[گیاه شناسی]

اکثرﮋن هایی که قابلیت انگیزش سرطان طوقه رادر اگروباکتریوم ها ایجاد می نمایند توسط پلاسمید ها حمل می شوند.در بیماری سرطان طوقه،بخشی از پلاسمید تومورزا(tumour-inducing=Ti) بنام تی-دی-ان-ای((T-DNAبه مجموعه کروموزومی گیاه میزبان،جایی که تظاهر یافته وبطور پایائی نگاهداری می شود،انتقال می یابد.تظاهر ﮋن های T-DNA حاوی رمز تولید انزیمهایی که در متابولیسم مواد لازم برای رشد گیاه تاثیر می گذارند منجر به تولید تومور می گردد.این پدیده به طور گسترده توسط ﭙﮊوخشگران مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. سایر ﮊن های تی-دی-ان-ای دستور ساخت انزیم هایی را می دهند که موجب تولید ترکیباتی بنام "اوپین"می گردند.اوپین ها متابولیت هایی باوزن مولکولی کم هستند که به عنوان منبع مغذی مورد مصرف باکتری های عامل ایجاد سرطان قرار می گیرند.ﮊن های حاوی رمزاستفاده از اوپین ها برروی پلاسمیدTiقراردارند.وجود بعضی از اوپین ها باعث جفت شدن کروموزوم های باکتری ها با یکدیگر ودر نتیجه راه یافتن پلاسمید Tiبه اگروباکتریوم های غیر بیماریزا شده و انها را به عوامل بیماریزای بالقوه تبدیل می نمایند.طبقه بندی پلاسمید های Tiکه در حال حاضر شناخته شده اند به ترتیب عبارتند از نوع نوپالین/اگروسینوپین-ای (nopaline/agrocinopineA )که توسط الیس و مورفی ( 1981Ellis&Murphy)شناسایی شده و نیز نوع "اوکتو پین/اگروپین"که توسط فرمیسو فن ویک معرفی شده اند. سویه ها ی اگرو باکتریوم براساس ازمایشهای بیو شیمیایی به عمل امده و نیز میزان استفاده از منبع کربن به سه زیست گروه (biover)تقسیم می شوند.زیست گروه های مزبور هر کدام نمایانگر اشکال مختلف کروموزومی در باکتری مورد اشاره هستند.در استرالیا فرمهای پاتوﮋنی عمده موجود بر روی درختان بادام و میوه های هسته دار سویه های نوع نوپالین/اگروسینوپین-ای از زیست گروه شماره(2)هستند.در اسپانهیا زیست گروه شماره (2)بیشتر به در ختان میوه هسته دار حمله می کند,حال انکه زیست گروه شماره (1)غالبا در گونه های گلسرخ ایجاد بیماری می نماید.سویه های متعلق به زیست گروه شماره (3)که موجب الودگی درختچه های مو می شوند پراکندگی جهانی دارند.دامنه میزبانان زیست گروه شماره (3)نسبت به میزبانهای دو گروه دیگر نسبتا کمتر بوده و معمولا از طریق پلاسمید Tiتعیین می گردد.
کنترل بیولوژیکی سرطان طوقه

 

[گیاه شناسی]

کروهمکاران شیوه ای موثر را برای کنترل بیولوژیکی سرطان طوقه معرفی نموده اند.روش بکار گرفته شده عبارت از مایه زنی گیاه با سویه غیر بیماری زای باکتری Agro bacterium radiobacterبنام K84است.نامبردگان تاثیر مطلوب سویه K84 به کرات به نمایش گذارده اند.این سویه باکتری از سال 1973 به صورت تجارتی در استرالیا فروخته شده وهم اکنون در بسیاری از کشورها مورد مصرف قرار می گیرد. کنترل بیماری سرطان طوقه قبلا از طریق به کارگیری سموم شیمیایی ضدباکتری انجام می گرفت.لیکن امروز کنترل بیولوژیکی بیماری با استفاده از سویه K84 در بسیاری موارد بر مصرف مواد شیمیایی ارجحیت یافته زیرا شیوه ای ارزان تر و به مراتب موثرتر است.مور نشان داد که سویه های K84در جلوگیری از پیدایش گال طوقه برروی گیاهچه های گیلاس موثر تر از مواد شیمیایی تجارتی عمل می نمایند.توانایی تولید انتی بیوتیکی بنام اگروسین-84توسط این سویه باکتری؛عامل مهمی در کنترل بیولوژیکی بیماری به شمار می رود. به کارگیری سویه K84مانند اغلب روشهای دیگر کنترل سرطان طوقه؛تنها به عنوان عامل پیشگیری موثر واقع شده و بعد از بروز الودگی در جلوگیری از روند بیماری سودی نمی بخشند.همچنین سویه K84قادر به کنترل بیماری در تمام حالات نیست.خصوصا سویه های نوع اکتوپین از زیست گروه شماره(1)و سویه هایی که موجب ایجاد سرطان در درختچه های مو می گردند.زیست گروه شماره (3)نسبت به k84مقاومندو لذا از این طریق قابل کنترل نمی باشند.سویه هایی از زیست گروههای (1)و(2)که نسبت به اگروسین -84مقوم هستند در مواردی توسط سویه k84کنترل شده اند که این امر احتمالا ناشی از قدرت استقرار گسترده این سویه روی ریشه های گیاه میزبان بوده است.تلاش در جهت یافتن سویه های جدید باکتری در مواردی که سویه k84موفق نبوده به حصول سویه هایی انجامیده که در سطح ازمایشی عملکردی رضایت بخش داشته؛اما هنوز در سطح مزرعه مورد پژوهش و ارزیابی قرار نگرفته اند.تا امروز بیشتر برنامه های تحقیقاتی حول محور ارگانیسم هایی که قرابت نزدیکی با پاتوژن دارند تمرکز یافته است.هنسون و همکاران وجود سویه ای ازA.tumfaciensبنام D286از گروه زیست شماره (1)جداسازی سده از درخت اوکالیپتوس در افریقای جنوبی را گزارش نموده اند که با ترشح یک انتی بیوتیک قادر است از رشد سویه های نوع اوکتوپین جلوگیری نمایند.سویه d286گرچه بدوا یک پاتوژن به شمار می امد؛اکنون قدرت بیماری زایی خود را از دست داده و به عنوان یک عامل موثر قادر به کنترل بیولوژیکی تمام زیست گروههای اگروباکتریوم است.وبستر وهمکاران سویه ای از باکتری A.tumefaciensرا از گال های موجود روی درخت گوجه در افریقای جنوبی جدا نموده ان را j73نامگذاری کرده و جزو زیست گروه شماره (2)شناسایی نمودند.دانشمندان موفق شدهاند این سویه را که قادر به تولید انتی بیوک خاصی است از پلاسمید Tiعاری گردانند.ازمایشهای اولیه نشان داده که سویه مذکور قادر است شدت بیماری سرطان طوقه را در درختچه های مو کاهش دهد.سویه اچ-ال-بی-2( HILB-2)از زیست گروه (1)که در کشور چین از گالهای اطراف طوقه بوته های رازک ((Humulus lupulus به دست امده توانسته است گالهای مربوط به زیست گروه شماره (3)اگروباکتریوم را روی جوانه های مو کنترل نماید.سویه HLB-2قادر به تولید انتی بیوتیکی است که از فعالیت سویه های زیست گروه شماره (3)جلوگیری می کند.ایزولات های قارچی از لحاظ قابلیت کنترل سرطان طوقه مورد ازمون قرار گرفته اند.اما علیرغم کارایی در برخی موارد؛استفاده از ان چندان توسعه نیافته است.

 

[گیاه شناسی]

روش دیگری که اخیرا برای مبارزه با سرطان طوقه مورد بررسی قرار گرفته استفاده از ژل کلسیم الژینات است.این ژل را به سطح زخمی یابریده شده گیاه می مالند وچنین به نظر می رسد که به طور فیزیکی از وقوع الودگی ناشی از اگروباکتریوم های بیماری زا جلوگیری می نماید.با این روش شاید بتوان سویه های بیماریزای را که توسط سویهK84کنترل نمی شوند مهار نمود ویا اینکه می توان ان را به همراه یک سویه کنترل کننده به صورت توام بکار گرفت.
کنترل بیولوژیکی سرطان طوقه موضوع تحقیق مستمر پژوهشگران بوده است.بررسی اخیر انجام شده توسط تامسون جنبه های مختلف کنترل بیولوژیکی توسط سویه K84را در بر می گیرد که از شرح جزء به جزءانها در این مبحث صرف نظر می شود.پژوهش مذکور حول دو محور زیر بحث می کند.
الف:مکانیسم دخیل در کنترل بیماری؛ب:اصلاح ژنتیکی سویه k84؛به نحوی که به همان میزان سویه اصلی بیماری گال طوقه را کنترل نماید مشروط بر انکه هنگام به کارگیری در سطح تجاری عملکردی اطمینان داشته واحتمال در هم شکستن قدرت کنترل کگنندگی ان به حداقل رسیده باشد.

 

[گیاه شناسی]

کنترل بیولوژیکی با استفاده از سویه K84
سویه k84باکتری Agrobacterium radiobacterاولین بار از خاک اطراف ریشه درخت هلویی که به سرطان طوقه الوده بود؛در شهر ادلاید استرالیا جنوبی جداسازی شد.این باکتری غیر بی بیماریزا بوده و متعلق به زیست گروه (2)زیر گروه اگروباکتریوم است.تعداد مقاله هایی که در باره استفاده از سویه k84در کنترل بیولوژیکی سرطان طوقه نگاشته شده بسیار است.مور فهرست تحقیقات انجام شده روی میزبان های مختلف را هنگام استفاده از سویه k84در کنترل بیولوژیکی سرطان طوقه؛در ازمایشگاه و در مزارع ازمایشی جمع اوری نموده است.فهرست ارایه شده شامل گونه های گیاهی متعلق به خانواده های متعددی است که در ان شمار می توان به خانواده گلسرخیانRosaceae))؛گردوسانان((Juglandaceae ؛مرکبان(Compositae)و بیدها((Salicaceaeاشاره نمود.طبق این فهرست؛میزان موفقیت به دست امده در کنترل بیولوژیکی سرطان طوقه در میان میزبانان مختلف متفاوت بوده؛با این حال به کار گیری سویه K84در بسیاری موارد در خاکهای دارای الودگی طبیعی به کنترل صد در صد بیماری انجامیده است.در استرالیا سویه k84 به طور عمده روی درختان میوه هسته دار؛بادام و بوته های رز موثر واقع می شود.روش کنترل چنین است که سوسپانسیونی از سویه K84 را با غلظت 10[SUP]8[/SUP] سلول در هر میلی لیتراب اشامیدنی تهیه نموده و بذرها یا ریشه گیاهچه های مورد نظر را قبل از کاشت در ان فرو می برند.استفاده تجارتی گسترده از این شیوه گواه معتبری بر کارایی و مفید واقع شدن ان است. موفقیت کاربرد سویه k84 در شرایط ومکان های مختلف(استرالیا،اروپاو امریکای شمالی)ونیز در ازمایش با محصولات زراعی مختلف چشمگیر بوده است.

 

[گیاه شناسی]

مکانیسم کنترل سرطان طوقه با استفاده از سویه K84
تولید اگروسین-84 یکی از دلایل اصلی توفیق به کارگیری سویه k84است اما تنها دلیل به شمار نمی اید.زنده ماندن باکتری عامل بیولوژیکی در خاک و قدرت استقرار ان بر سطح ریشه نیز نقش مهمی در مهار بیماری ایفا می نماید.
تولید اگروسین-84وحساسیت نسبت به ان
اگروسین-84 انتی بیوتیکی است که به صورت اختصاصی علیه اگروباکتریوم های حامل پلاسمیدTiنوع نوپالین/اگروسینوپین-ای عمل می کند و سویه K84نیز معمولا تنها چنین سویه هایی موثر است.این سویه ها ی نوع نوپالین/اگروسینوپین-ای مسئول ایجاد غالب خسارت ناشی از سرطان طوقه در باغ ها و نهالستان ها هستند.

 

[گیاه شناسی]

در سال 1980دلایل علمی مشخصی را عرضه نمود مبنب بر انکه تولید اگروسین-84 در کنترل سرطان طوقه حائز اهمیت است.دو دلیل اصلی مطرح شده بدین قرار است:
الف-فقط سویه های حساس به اغگروسین -84 از طریق به کارگیری سویه k84کنترل می شوند
ب-انتقال پلاسمید سازنده انتی بیوتیک اگروسین -84 به سایر اگروباکتریومها،انها را قادر می سازد که اگروسین تولید نموده و سرطان طوقه را کنترل نمایند.
اگروسین-84یک نوکلئوتید ادنین با دو گروه جاگزین است و تصور می شود که به عنوان یک بازدارنده سنتز دی-ان-ای عمل نمایند.این ماده به کمک انزیم اگروسینوپین پرمه زا جذب سویه های نوع نوپالین/اگروسینوپین- ای می شود.بخشی ازمولکول اگروسین-84 شباهت به ساختمان اگروسینوپین-ای دارد؛یعنی همان ساختمان شیمیایی که انزیم اگروسینوپین پرمه زا ان را تمیز می دهد.در حقیقت اصل نام "اگروسینوپین"نیز از کشف همین رابطه تاثیر متقابل اخذ گردیده است.شایان ذکر است سویه های جهش یافته باکتری که قادر به جذب اگروسینوپین نباشد نسبت به اگروسین-84 حساسیتی نشان نمی دهد.
پلاسمید تولید کننده اگروسین

 

[گیاه شناسی]

تولید اگروسین-84 توسط پلاسمیدی که با نام pAgK84شناخته می شود رمز بندی می گردد.طول این پلاسمید 48کیلوباز،یعنی تقریبا معادل یک چهارم طول بسیاری از پلاسمیدهای Tiاست.خصوصیات این پلاسمید توسط فراند وهمکاران شرح داده شده و مناطقی از ان که محل قرار گرفتن ژن های مسئول تولید اگروسین،ایجاد مصونیت نسبت به اگروسین و انتقال پلاسمید به سایر اگروباکتریومها هستند مشخص گردیده است.محل این مناطق در نقشه ای از پلاسمید pAk84 مشاهده می شود. پلاسمید مسئول سنتز اگروسین می تواند همزمان با حرکت پلاسمید pNOCکه موجب تجزیه نوپالین در سویه k84،می گردد،به اگروباکتریوم های دیگر انتقال یابد اما در عین حال فعالیتهای انتقالی خاص خود را نیز داراست.فراتوانی انتقال پلاسمیدpAgK84دردوحالت فزونی می یابد:الف-در حضور پلاسمیدpNOC،ب-درحضور ماده نوپالین که موجبات انتقال پلاسمید pNOCوجفت شدن ان با مجموعه کروموزومی باکتری های دیگر را فراهم می اورد. محل ژن تسهیل کننده انتقال pAgK84که در نقشه با Traنشان داده شده از طریق القای جهش به کمک ترنسیوزان تی-ان-5تعیین گردید که طول ان 5/3کیلو باز است.مشتقات پلاسمیدpAgK84که حاوی الحاق های Tn5درمنطقه Traهستند قابلیت انتقال به سایر اگروباکتریوم ها در هنگام جفت شدن تا میزان قابل ملاحظه ای از دست می دهند

 

[گیاه شناسی]

تجمع بر سطح ریشه
پیش از این نشان داده شده که زمینه کروموزومی که پلاسمید در ان مستقر می شود بر توانایی سویه باکتری در کنترل بیماری اثر می گذارد.لذا تمام سویه های اگروباکتریوم را که حامل پلاسمید pAgK84هستند نباید به عنوان عوامل موثر در کنترل بیماری به حساب می اورد.طی یک ازمایش مشاهده شد که زمانی که ژن تولید اگروسین از سویه K84به سویه های زیست گروه شماره(1)منتقل گردید،اگرچه سویه های جدید قدرت تولید اگروسین را بدست اوردند،قادر نبودند بیماری سرطان طوقه را بخوبی سویه K84کنترل نمایند
سویه های زیست گروه شماره(2)که دارای پلاسمید pAgK84بودند می توانستند به مراتب بهتر از سویه های زیست گروه شماره (1)رومی ریشه گیاهچه های بادام تجمع نمایند. اگرچه در بدو امر استقراربرروی ریشه توسط سویه های هردو زیست گروه یکسان به نظر می رسد،لیکن سه یا بیش از سه ماه بعد از مایه زنی،جمعیت سویه های زیست گروه شماغره (2)بر تمام نقاط سطح ریشه هابه سه تا چهار برابرجمعیت سویه های زیست گروه شماره (1)بالغ می امد. ماکری و همکاران استقرار سویه K84رابر سطح ریشه گیاه میزبان با سویه j73ونیز یک سویه از زیست گروه (2)مقایسه کردند.سویه j73انتی بیوتیکی تولید می کند که برای عده ای از اگروباکتریوم ها،بدون تاثیرپذیری از نوع پلاسمید Tiانها،سمی است.این سویه به طور ازمایشی در کنترل سرطان طوقه مو بکاررفته است.چنانکه مشاهده شده،سویه K84از لحاظ قابلیت کلونیزه کردن ریشه بوته های گوجه فرنگی در خاک استریل ونیز در خاک طبیعی بر سویه J73ارجحیت دارد.علت این اختلاف رفتار هنوز ناشناخته مانده است.

 

[گیاه شناسی]

از نتایج تحقیقات انجام شده مشخص می گردد که علاوه بر هریک ازویژگی های ذکر شده،سویه ای که سرطان طوقه را به صورت بیولوژیکی کنترل می نمایند باید بتواند در خاک و در محیط اطراف ریشه گیاه زنده بماند و مستقر گردد.همچنین،سویه هایی از اگروباکتریوم که برای کنترل بیولوژیکی بکار گرفته می شوند باید بتوانند ظرف مدتی طولانی جمعیتی با تراکم کافی بوجود اورند. این مسئله در موفقیت کنترل بیولوژیکی یک امر حیاتی تلقی می گردد.
دلایل احتمالی برای شکسته شدن قدرت کنترل بیولوژیکی سرطان طوقه اگر
همچنانکه قبلا ذکر شد،سویهk84به طور طبیعی قادر است سرطان طوقه ناشی از سویه های بیماری زای اگروباکتریوم نوع نوپالین/اگروسین-ای را کنترل نماید.بااینحال،کنترل بیولوژیکی سرطان طوقه توسط این سویه ممکن است به دلایل مختلف درهم شکسته شود،لازم به ذکر است عللی که در این قسمت ذکر می گردد همگی مربوط به تولید اگروسین-84 می باشد.
سایر ویژگی های حایز اهمیت در کنترل بیولوژیکی از قبیل استقرار باکتری یر سطح ریشه میزبان،در سویه k84ثابت هستند.
الف- پاناکوپولوس و همکاران گزارش داده اند که پس از مایه زنی توام سویه k84ویک سویه بیماریزا از زیست گروه شماره(1)،به نسبت یک به یک،در مزرعه ازمایشی گیاهچه های بادام توانسته اند پاتوژن هایی را جداسازی نمایند که نسبت به اگروسین -84 مقوم بوده اند.این سویه های بیماریزا مقاومت نسبت به اگروسین -84را به طریقه اکتسابی بدست اورده ودر عین حال خود قادر به تولید انتی بیوتیک مزبور بودند.بدون شک وقوع این پدیده ها تا حدی مربوط به تراکم فراوان جمعیت های عامل بیماریزا و سویه کنترل کننده بوده که هردو به صورت مصنوعی در خاک مایه زنی شده بودند.در هر حال،وقوع این پدیده یک زنگ خطر و هشدار بود که شکسته شدن کنترل بیولوژیکی ممکن است در شرایط حقیقی استفاده از سویه k84برای کنترل بیولوژیکی سرطان طوقه نیز به وقوع بپیوندد.

 

[گیاه شناسی]

علت شکسته شدن کنترل بیولوژیکی بدین صورت ،انتقال پلاسمید تولید کننده اگروسین(pAgK84)از سویه k84به سویه های بیماریزای اگروباکتریوم گزارش شده است.این نوع انتقال که طی ان سویه های بیماریزا از طریق اخذ ژن مسئول تولید انتی بیوتیک و تولید این ماده نسبت به انتی بیوتیک مزبور از این نوع مقاوم می گردند توسط الیس و همکاران در شرایط از مایشگاهی نشان داده شده است.فراوانی انتقال pAgK84در محیط از مایشگاهی با حضور نوپالین به شدت افزایش می یابد؛لذا وقوع این پدیده در محدوده گال های سرطانی حاوی نوپالین به مراتب بیشتر خواهد بود تا در خاک یا بر روی ریشه هایی که در فاصله ای از گال واقع شده اند.
ب-علت دیگر شکسته شدن کنترل بیولوژیکی،انتقال یک پلاسمیدTi از یک اگروباکتریوم بیماریزا به سویه K84است.در این هنگام سویه کنترل کننده در عین حفظ ویژگی های تولید اگروسین-84و مصونیت در برابر ان،خود به عامل بیماریزا مبدل می شود.در خصوص فراوانی انتقال پلاسمید Tiبه سویه k84هیچگونه اطلاعاتی وجود ندارد. وقوع چنین پدیده ای احتمالا فراوانی کمتری نسبت به انتقال پلاسمیدpAgK84به عامل بیماریزا دارد.دلیل ان،وجود پلاسمید ی شبیه به پلاسمید Tiدر سویه k84است که با نام pNOCشناخته شده و کار ان تجزیه نوپالین است،ولی وجود ان موجب ایجاد ویرولاسیون در سویه K84نمی گردد. در غالب مواردی که سویه K84با موفقیت بکار گرفته می شود،پلاسمید Tiسویه های بیماریزای موجود در خاک و پلاسمید pNOCبا یکدیگر سازگاری ندارد. به عبارت دیگر،دوپلاسمید نمی توانند تواما در یک سلول باکتری حضور داشته باشند.برای اینکه سویه K84بتواند یک پلاسمید Tiدر حال انتقال را بپذیرد،ابتدا(یا به طور همزمان)باید پلاسمید pNOCخود را از دست بدهد.از انجا که پلاسمید pNOCبه صورت پایدار در سویه K84نگهداری می شود،وقوع چنین پدیده ای غیر محتمل به نظر می رسد و تا کنون نیز در ازمایش ها مشاهده شده است.

 

[گیاه شناسی]

ج-مطالعات از مایشگاهی نشان داده است که سویه های اگرو باکتریوم حساس به اگروسین-84می توانن از طریق جهش،که نسبتا به وفور رخ می دهد،نسبت به انتی بیوتیک مزبور مقاوم گردند.این موتان های مقاوم در منطقه تاثیر انتی بیوتیک تولید شده توسط سویه K84در محیط کشت اگار جامد پوشیده شده با یک لایه از سویه حساس به انتی بیوتیک بوجود می ایند.کوکزی و مور نشان داده اند که در پی این عمل،پاره9 ای پلاسمیدTiخود را از دست می دهند. محل قرار گرفتن ژن حساسیت به اگروسین-84 روی پلاسمید Tiواقع است و ظاهرا در همین نقطه است که جهش مقاومت زا رخ می دهد.این جهش یا از طریق حذف بخشی از پلاسمید اتفاق می افتد و یا به صورت جهش موضعی پدیدار می گردد.
در حال حاضر مشخص نیست که ایا این سویه های جهش یافته مقاوم به انتی بیوتیک در خاک هم به وجود می ایند یا خیرو اگر بوجود می ایند فراوانی پیدایش انها تا چه حد است.
مبارزه با این موتان های مقاوم به اگروسین بسیار مشکل است.مایه زنی توام سویه k84ویک سویه تولید کننده نوعی اگروسین متفاوت ممکن است در برابر موتان هایی از عامل بیماریزا که به طور طبیعی در برابر اگروسین-84 مقاومند ایجاد حفاظت نمایند.

 

[گیاه شناسی]

با توجه به اینکه جلوگیری از شکسته شدن کنترل بیولوژیکی از نوع(ج)بسیار دشواربوده وقوع این پدیده در شکل(الف)از قبل در سطح مزارع مشاهده شده،لذا به نظر می رسد که بهترین شیوه عملی جهت افزایش مدت تاثیر اینگونه کنترل بیولوژیکی سرطان طوقه،بوجود اوردن مشتقی از سویه k84است که پلاسمید اگروسین ان قادر به راهیابی به سویه های بیماریزا نباشد.
تولید یک موتان از سویه k84بنام K1026،دارای پلاسمید فاقد قدرت انتقال
شیم و همکاران نشان داده اند که سویه زیست گروه شماره (2)اگروباکتریوم که دارای پلاسمید pAgK84بوده ولی از طریق افزودن Tn5قدرت انتقال پلاسمید در انها حف گردیده بود-در این جا سویه ها با علامت Traنشان داده می شوند-بخوبی سویه دستکاری نشده k84قادر به کنترل سرطان طوقه می باشند.با اینحال،این مشتقات Traکه با افزودن Tn5بوجود امده بودند به دو دلیل جهت استفاده در سطح تجارتی مناسب دانسته نشدند.اولا البحاق Tn5به سویه k84موجب فعال شدن ژنهای مقاومت به سه ماده انتی بیوتیک می گردد که سویه k84فاقد انهاست و دوم انکه اگر Tn5بهر دلیل از دست برود سویه Traوالد مجددا تظاهر می نمایند.
لذا توافق به عمل امد که بهترین

 

[گیاه شناسی]

لذا توافق به عمل امد که بهترین راه محافظت در برابر برگشت تاثیر کنترل بیولوژیکی سرطان طوقه،استفاده از مشتقTraسویهk84،حاوی پلاسمید pAgK84است که بخشی از منطقه انتقال از ان حذف شده باشد.چگونگی ساخت چنین مشتق حذفی از پلاسمیدpAgK84 توسط جونز و همکاران شرح داده است.با استفاده از نقشه انزیم اندونوکلئاز چنین توافق شد که باید حداقل قطعه D1از ناحیه EcoRIبرداشته شود که تقریبا8/2کیلو باز(معادل 80درصد)از منطقه انتقال به طول 9/3کیلو باز حذف می گردد.برای انجام عمل حذف،قطعه BIاز ناحیه bamHI پلاسمید pAgK84در یک ناقل همسانه سازی تکثیر شد.ناقل مزبور در این ازمایش،پلاسمیدpBR325باکتریEscherichia coliبود.
سپس با استفاده از دی-ان-اینوترکیب(Recombinant)،هر دو قطعه DIوH ناحیه Eco RIاز پلاسمید جدا گردید.به این ترتیب مجموعا 9/5کیلو باز از DNAپلاسمید pAgK84حذف شد.جدا کردن قطعات HوDIاز ناحیهEco RIتاثیری در قدرت همانند سازی یا ثبات پلاسمید pAgK84در سلول اگروباکتریوم نداشت. پس از حذف دو قطعه مربوط به ناحیه Eco RI،بخش تکثیر شدهBIاز ناحیهBam HI با افزودن قطعه CناحیهBam HIکه معمولا با قطعه BIبر روی پلاسمید pAgK84پیوند بر قرار می سازد،امتداد داده شد.سپس محل بخش حذف شده با DNAپلاسمید pAgK84برگردید تا امکان وقوع نوترکیبی همسان بین این پلاسمید و پلاسمید pAgK84افزایش یابد. قطعه همسازی شده پلاسمید pAgK84که حاوی بخش حذف شده بود،با مبادله نشانگر حذف به پلاسمیدpAgK84انتقال داده شد.ابتدا عمل جفت سازی بین سویهE.coliدارای پلاسمیدpBR325که ناقل قطعه پلاسمید pAgK84حاوی بخش حذف شده بود و یک سویه اگروباکتریوم حاوی پلاسمید pAgK84نشاندار شده با ترنسپوزان Tn5ترتیب داده شد.قطعه جایگزین شدهTn5درست در خارج از محل ژن انتقال دهنده،ولی همچنان در محدوده خارجی بخش حذف شده از پلاسمیدpAgK84قرار داشت.هدف از جفت سازی دو سویه مزبور،انتخاب سویه ای از اگروباکتریوم بود که با داشتن پلاسمیدpBR325در برابر انتب بیوتیک کلرامفنیکول مقاومت نشان داده و نیز با داشتن ترنسپوران Tn5بتواند در برابر انتی بیوتیک کانامایسین مقاومت نماید.از انجا که پلاسمید Pbr325باکتریE.coliبه تنهایی قدرت زنده ماندن در سویه های اگروباکتریوم را ندارد،تنها راه بدست اوردن سویه ای با ویژگی های فوق الذکر ترکیب دوپلاسمید مزبور با یکدیگر و ایجاد یک پلاسمید تلفیقی به کمک عمل نو ترکیبی همسان بود. این پلاسمید تلفیقی سپس به مشتقی از سویه k84که پلاسمید pAgK84ان به طور خود به خود حذف شده بود انتقال داده شد.نکته حائز اهمیت ان بود که نوع Traپلاسمید pAgK84در همان زمینه کروموزومی پلاسمیدpAgK84اصلی واقع شد زیرا:

 

[گیاه شناسی]

الف-ویه k84دارای قدرت استقرار بر روی ریشه و محیط اطراف ریشه گیاه میزبان است
ب-زمانی که پلاسمید pAgK84به سایر سویه های اگروباکتریوم انتقال می یابد،سویه های جدید به وجود امده معمولا در کنترل سرطان طوقه تاثیر سویه K84را ندارد.
پلاسمید تلفیقی مذکور هنوز قابلیت انتقال خود را دارا بود وبه اصطلاح هنوزTraبه شمار می امد زیرا الحاق Tn5در بخشی از پلاسمید که حاوی pAgK84خارج از منطقه Traقرار داشت. لذا انتقال پلاسمید تلفیقی از طریق عمل هماوری به مشتق سویه k84که پلاسمید pAgK84خود را از دست داده بود نسبتا به سادگی امکان پذیر بود.
پس از عمل مبادله نشانگر حذف به منظور تولید مشتق Traاز پلاسمید pAgK84از طریق کشت نسل های متوالی سویه حاوی پلاسمید تلفیقی دریک محیط فاقد انتی بیوتیک و سپس جدا سازی کلونی ای که ویژگی مقاومت در برابر کانامایسین،که توسط Tn5رمز بندی می شود،را از دست داده بود انجام گرفت.پیدایش کلونی حساس به کانامایسین،در اثر وقوع نوترکیبی همسان در ناحیه حذف،مقابل طرفی که نوترکیبی قبلی به منظور تولید پلاسمید تلفیقی روی ان انجام گرفته بود صورت پذیرفت.در سلول های چنین سویه ای،پلاسمیدpAgK84فاقد قطعات DIوHناحیه EcoRIبود.کلونی ای از این نوع،از بین 7000تکرارفقط برای یک بار حاصل گردید.این مشتق طبیعی که نسبت به انتی یوتیک کانامایسین حساسیت نشان می داد بنام K1026نامگذاری شد.

 

[گیاه شناسی]

خواص سویهK1026
جهت اطمینان از دارا بودن خواص مورد نظر،سویه K1026در ازمایشگاه مورد بررسی قرارگرفت.در شرایط ازمایشگاهی،بین سویه K1026وسویه K84از نظر اندازه وتربیت قرارگرفتن قطعات با یکدیگر مقایسه شدند.بدین منظور،پلاسمید های دو سویه K1026وk84 ونیز مشتق k84که فاقد پلاسمید pAgK84بود جداسازی گردید.با استفاده از روش الکتروفورزدر ژل اگاروز،اندازه پلاسمید ها با یکدیگر مقایسه شد.
ک.چکترین پلاسمید متعلق به سویه K1026،به نام pAgK84که تولید اگروسین می نماید،بطور قابل توجهی کوچکتر ازپلاسمید اگروسین زای همتای خود در سویه K84بود که دلیل ان نیز حذف بخشی از پلاسمید در سویه K1026است.زمانی که پلاسمیدهای مزبور به کمک انزیم اندونوکلئاز مورد ازمایش فرار گرفتند مشخص گردید که pAgK84فاقد قطعات DIوHاست.مضفااین که هیچ قطعه DNAمتعلق به ناقل باکتری Ecoliنیز در ان مشاهده نگردید و این امر ثابت می کند که هیچگونه DNAخارجی در سویه K1026باقی نمانده بود.هر سه سویه مذکور حاوی یک پلاسمید بزرگ ناشناخته و پلاسمید کوچکتر pNOC،که تجزیه نوپالین را رمزبندی می کند،بودند.
برای تعیین ثبات پلاسمید ها،سویه های حاوی پلاسمید pAgK1026اسمیدpAgK84,که با ویژگی مقاومت به انتی بیوتیک کلرامفنیکول نشاندار شده بود برای ده مرتبه متوالی بدون اعمال تغییر کشت داده شدند.از انجا که در طول مدت ازمایش هیچیک از پلاسمید های pAgK1026یاpAgK84از دست نرفت،ثبات هر دو پلاسمید تایید گردید.
فراوانی انتقال پلاسمیدها به این طریق مورد ازمایش قرار گرفت که سویه های در بردارنده مشتقات پلاسمید هایpAgK84وpAgK1026،که با ویژگی مقاومت به انتی بیوتیک نشاندار شده بودند،با سویه ای از اگروباکتریوم متعلق به زیست گروه شماره (1)تزویج گردید.در تلاقی با مشتق پلاسمید pAgK1026،هیچ سویه ای که DNAخارجی در یافت نموده باشد ملاحظه نگردید،حال انکه از تلاقی با مشتق پلاسمیدpAgK84سویه های فراهماورد متعددی مشاهده شد.می توان به وضوح نتیجه گرفت که پلاسمید pAgK1026موتان TraپلاسمیدpAgK84 است
کنترل سرطان طوقه از طریق به کارگیری سویه K1026
پس از کسب اجازه از مقمات ذیربط استرالیا،سویهK1026جهت کنترل بیولوژیکی سرطان طوقه روی گیاهچه های بادام در گلدان هایی در فضای باز مورد ازمایش قرار گرفت/گیاهچه های جوان و نهال های مسن تر در سوسپانسیونی از سویه K1026یاK84فرو برده شده و سپس در خاک الوده شده به اگروباکتریوم بیماریزای متعلق به زیست گروه شماره(2)کاشته شدند.پس از مدت هفت ماه خسارت ناشی از بیماری ارزیابی شد.تفاوت چندانی در ظهور گال ها بر روی گیاهان تیمار شده با سویه K1026یاK84مشاهده نگردید.چنین نتیجه گیری شد که سویه K1026نیز به اندازه سویه K84در کنترل سرطان طوقه موثر است.
ثبت و صدور مجوز مصرف تجارتی
از انجا که سویه K1026به اندازه سویه K84در کاهش خسارت ناشی از بیماری سرطان طوقه موثر بوده و پلاسمید اگروسین زای ان قابل انتقال به سایر اگروباکتریومها نمی باشد،مصرف ان نسبت به سویه K84دارای ارجحیت است.برای انکه سویه K1026به صورت تجارتی قابل عرضه گردد ان را به عنوان یک ماده افت کش ثبت نموده اند. این سویه باکتری هم اکنون در ایالت" نیوساوث ولز" استرالیا و نیز در سایر ایالات این کشور به صورت تجارتی فروخته می شود.این سویه از اواخر سال1988میلادی تا کنون در دسترس عموم قرار گرفته و تحت نام تجارتی نوگال متشکل از فرمول خاک پیت حاوی 10سلول باکتری در هر گرم –به فروش می رسد.عمر مفید این محصول بیش از شش ماه پیش بینی شده است.
فهرستی از دلایل مبنی بر انکه سویه K1026برای انسان،جانوران،گیاهان و محیط زیست کاملا بی خطر است توسط جونزوکر ارائه9 شده است.از انجا که این سویه نخستین میکروب تولید شده از طریق مهندسی ژنتیک است که جهت مصرف تجارتی عرضه می گردد،بجاست که بار دیگر به دلایل مزبور اشاره نماییم.استفاده از سویه K1026 هیچگونه خطری در بر ندارد زیرا:
1-سویهK84یا موجد سویهK1026،در بسیاری از کشورها،از جمله استرالیا و امریکا به عنوان ماده افت کش ثبت شده و به مدت بیش از50سال مورد استفاده تجارتی قرار داشته است بدون اینکه خسارتی از ان گزارش گردیده باشد؛
2-سویه K1026از هر لحاظ با سویه K84 مشابه است،با این تفاوت که سویه اول قطعه ای به طول 9/5کیلو باز از پلاسمید مولد اگروسین -84را از دست داده،لذا مانع انتقال پلاسمید می شود.
3-هیچگونه DNAخارجی در سویه K1026وجودندارد.
4-سویهK1026فاقد هر گونه ژن رمزبندی شده توسط پلاسمیدTiکه در ایجاد سرطان طوقه موثر است،می باشد
5-سویهK1026متعلق به زیست گروه شماره(2)اگروباکتریوم است که در حرارت 37درجه سانتیگراد قادر به رشد و نمو نمی باشد
6-اگروسین-84به صورت سم اختصاصی علیه اگروباکتریوم هایی که دارای قدرت تجزیه اگروسینوپین بوده وبیشتر انها عوامل ایجاد بیماری طوقه هستند عمل می کند.

 

[گیاه شناسی]

نتیجه
بیماری سرطان طوقه برای مدت بیش از پانزده سال در سطح تجاری کاملا موفق از طریق به کارگیری سویه K84باکتری A.radiobacter کنترل گردیده است.فرض انتقال احتمالی پلاسمید تولید کننده اگروسین(pAgK84)به باکتری های بیماریزا و مقاوم ساختن انها در برابر کنترل بیولوژیکی،دور نمای تداوم این موفقیت را مکدر نموده است.ساخت یک موتان حذفی فاقد ژن انتقال از روی پلاسمید pAgK84منجر به تولید سویه ای بنام K1026گردیده که پلاسمید اگروسین زای ان قادر به انتقال به سایر اگروباکتریوم ها نیست.سویه K1026با همان کیفیت مطلوب سویه K84قادر به کنترل سرطان طوقه است ومصرف ان به جای سویه K84این اطمینان را به وجود می اورد که خطر اغز بین رفتن تاثیر مبارزه بیولوژیکی علیه سرطان طوقه به حداقل خواهد رسید.
نتیجه
بیماری سرطان طوقه برای مدت بیش از پانزده سال در سطح تجاری کاملا موفق از طریق به کارگیری سویه K84باکتری A.radiobacter کنترل گردیده است. فرض انتقال احتمالی پلاسمید تولید کننده اگروسین(pAgK84)به باکتری های بیماریزا و مقاوم ساختن انها در برابر کنترل بیولوژیکی،دور نمای تداوم این موفقیت را مکدر نموده است.ساخت یک موتان حذفی فاقد ژن انتقال از روی پلاسمید pAgK84منجر به تولید سویه ای بنام K1026گردیده که پلاسمید اگروسین زای ان قادر به انتقال به سایر اگروباکتریوم ها نیست.سویه K1026با همان کیفیت مطلوب سویه K84قادر به کنترل سرطان طوقه است ومصرف ان به جای سویه K84این اطمینان را به وجود می اورد که خطر اغز بین رفتن تاثیر مبارزه بیولوژیکی علیه سرطان طوقه به حداقل خواهد رسید.

 

[مهندس خرده پا]

سام دوست عزیز.

بله درسته. این گره ها محل خوبی برای باکتری های هوازی ای است که تیتروژن هوا رو تثیت می کنند.

این گال ها در بسیاری از مواقع باعث ضعیف شدن گیاه و گیاهچه های میشن.می تونن بیماری هایی از جمله بیماری گال طوقه که در ذرت و یونجه شایعس رو ایجاد کنن.

ممنون بابت تاپیکت

 

[گیاه شناسی]

سرطان طوقه

 

[mr.fares]

تجمع بر سطح ریشه
پیش از این نشان داده شده که زمینه کروموزومی که پلاسمید در ان مستقر می شود بر توانایی سویه باکتری در کنترل بیماری اثر می گذارد.لذا تمام سویه های اگروباکتریوم را که حامل پلاسمید pAgK84هستند نباید به عنوان عوامل موثر در کنترل بیماری به حساب می اورد.طی یک ازمایش مشاهده شد که زمانی که ژن تولید اگروسین از سویه K84به سویه های زیست گروه شماره(1)منتقل گردید،اگرچه سویه های جدید قدرت تولید اگروسین را بدست اوردند،قادر نبودند بیماری سرطان طوقه را بخوبی سویه K84کنترل نمایند
سویه های زیست گروه شماره(2)که دارای پلاسمید pAgK84بودند می توانستند به مراتب بهتر از سویه های زیست گروه شماره (1)رومی ریشه گیاهچه های بادام تجمع نمایند. اگرچه در بدو امر استقراربرروی ریشه توسط سویه های هردو زیست گروه یکسان به نظر می رسد،لیکن سه یا بیش از سه ماه بعد از مایه زنی،جمعیت سویه های زیست گروه شماغره (2)بر تمام نقاط سطح ریشه هابه سه تا چهار برابرجمعیت سویه های زیست گروه شماره (1)بالغ می امد. ماکری و همکاران استقرار سویه K84رابر سطح ریشه گیاه میزبان با سویه j73ونیز یک سویه از زیست گروه (2)مقایسه کردند.سویه j73انتی بیوتیکی تولید می کند که برای عده ای از اگروباکتریوم ها،بدون تاثیرپذیری از نوع پلاسمید Tiانها،سمی است.این سویه به طور ازمایشی در کنترل سرطان طوقه مو بکاررفته است.چنانکه مشاهده شده،سویه K84از لحاظ قابلیت کلونیزه کردن ریشه بوته های گوجه فرنگی در خاک استریل ونیز در خاک طبیعی بر سویه J73ارجحیت دارد.علت این اختلاف رفتار هنوز ناشناخته مانده است.

درخت كنار يا سدر ما هم سرطاني شده اونم به شدت.عكسشو بعدا ميذارم