مقدمه:
كمتر دانشي به اندازه مهندسي ژنتيك باساختار اصلي و قانونمند سامانه هستي درگير شده است. مهندسي ژنتيك و دست ورزي گياهان زراعي و توليد گياهان بامقاومت مطلق در مقابل آفات و امراض نباتي و بي نياز از كاربرد سموم خطرناك تحولي رادر كشاورزي ايجاد كرده است كه تنها با «انقلاب سبز» قابل مقايسه است. کلمه بيوتكنولوژی اولین بار در مجمع سازمان ملل متحد ، در شهر لیدز انگلستان و در سال 1920 به کار برده شد . بيوتكنولوژی یکی از مدرن ترین شاخه های زیست شناسی است که مجموعه ای از علوم بیوشیمی ، میکروبیولوژی سلولی ، بیولوژی ، مهندسی ژنتیک و ... را شامل می شود.
مهندسی ژنتیک یکی از ابزارهای کارآمد بیوتکنولوژی می باشد که هدف از آن، شناخت ساختمان و کارآیی ژن ، تولید پروتئین و مواد اولیه مفید دیگر به وسیله روش های متداول و نوظهور و تولید گیاهان و حیوانات تراریخته با ویژگی های مطلوب می باشد. مهندسی ژنتيک يک فناوری يا يک تکنيک است که با استفاده از علوم مختلف طی دست‌ورزی يا دستکاری ژنتيکی موجودات زنده در سطح مولکول DNA تغييراتی در موجودات ايجاد می‌شود. مهندسی ژنتيك بخشی از بيوتكنولوژی مدرن امروزی است كه از دهه ۸۰ ميلادی به طور جدی مطرح شده است.
تعریف بیوتکنولوژی:
منشا بیوتکنولو ژی به دوران ما قبل تاریخ بر می گردد، زمانی که از میکروارگانیزم ها برای فرایندهایی همچون تخمیر ، تولید ماست و پنیر از شیر، تولید سرکه از ملاس ، تولید بوتانول و استون از نشاسته توسط clostridium acetobutilycum و یا تولید آنتی بیوتیک هایی نظیر پنیسیلین از penicillium notatum استفاده کرده اند. معذالک با کشف آنزیم های برشی در دهه 1970 بیوتکنولوژی پیشرفت قابل ملاحظه ای کرد و به ابداع فنون متنوعی در فرآوری ژن انجامید ، به طوری که به عنوان مهمترین انقلاب علمی این قرن در نظر گرفته می شود در واقع بیوتکنولوژی محصول تعامل بین علم بیولوژی و تکنولوژی است. به منظور تعریف بیوتکنولوژی پیشنهاداتی ارایه شده است و محققین مختلف تفاسیر متفاوتی از این فنآوری ارایه داده اند. معذالک تعاریف زیر به نظر می رسد که مناسب ترین تعاریف باشند:1- کاربرد علم و مهندسی در استفاده مستقیم یا غیر مستقیم از موجودات زنده و یا اجزا و تولیدات آنها در حالت طبیعی یا تغییر یافته آن موجودات2- استفاده تلفیقی از علوم بیوشیمی میکروبیولوژی و مهندسی به منظور نایل شدن به استفاده صنعتی از قابلیت های میکروارگانیزم ها، سلول های بافت کشت شده و اجزای متعلق به آنها (فدراسیون بیوتکنولوژی اروپا )3- استفاده کنترل شده از عوامل بیولوژیکی از قبیل میکروارگانیزم ها یا اجزای سلولی برای استفاده مفید (فرهنگستان علوم ایالات متحده )4- تولید فرآورده ها از طریق فرآیند زیستی که مستلزم فنون مهندسی است (فرهنگستان علوم جمهوری اسلامی ایران )
فواید بیوتکنولوژی
در چند سال اخیر توانسته ایم آنچه را که تنها در فکر می گذشت به فعل در آوریم . به طور نمونه دانشمندان یاد گرفته اند که چگونه با تغییر ژنتیکی بعضی گیاهان مقاومت آنها را در برابر برخی علفکش ها افزایش دهند یا با استفاده از بیوتکنولوژی توانسته اند واکسن های مطمئن و کارآ تری را علیه بیماری های ویروسی و باکتریایی نظیر هاری کاذب، اسهال و تب برفکی بسازند. بیوتکنولوژی امروزه توانسته است بر روی ژن موجودات زنده کار کند و در جهت هدف های پیش بینی شده تغییراتی را ایجاد کند که از این منظر عبارت از دخالت مستقیم در محتوای اطلاعات وراثتی سلول های زنده و توفیق در تولید گونه های جدید و بهتر است.روش های جدید بیوتکنولوژی در علم کشاورزی شامل کشت سلولی، کشت بافت و پروتوپلاست گیاهی ، هیبرید سلول های سوماتی، دستکاری و انتقال جنین و DNA نوترکیب در شناسایی تبیین ماهیت انتقال و کنترل ژن استبيوتكنولوژي، روشهاي جديد بهينه سازي گياهان به طور مقرون به‌صرفه و از طرق مختلف را ممكن ساخته است ، كه براي نمونه مي‌توان به‌افزايش مقاومت در مقابل خطرات و بيماري‌ها، راه‌هاي جديد مبارزه باعلف‌هاي هرز، مقاومت بيشتر در مقابل فشارهاي جوي و محيطي ازجمله خشكسالي، سرما و نمك و مواد شيميايي (مثل آلومينيم)، استفاده بهتر از مواد مغذي مثل نيتروژن، بهبود كيفي فرآورده‌ها از طريق ايجادتغييراتي در ويژگي‌هاي موادي مثل اسيدهاي چرب، اسيدهاي آمينه،طعم، مزه و قابليت حفظ كيفيت به هنگام ذخيره‌سازي و بهبود درچگونگي متابوليسم گياهي (مثل استفاده از نيتروژن فتوسنتز)، توليد گل و دانه و تقسيم مواد غذايي بين ساقه و دانه اشاره نمود.اهمیت بیوتکنولوژیامروزه بيوتكنولوژي و به ويژه نوع مدرن آن، يكي‌از ابزارهاي نيرومند تكنولوژيك محسوب ميشود كه خود به دليل ظرفيت، توان بالقوه و قابل توجه‌اش، اثرات شگرفي بر جامعه از حيث‌اقتصادي ، علمي و اجتماعي‌گذارده‌است.
هدف و انگيزه اغلب كشورهاي در حال توسعه از به كارگيري بيوتكنولوژي اين است كه بتوانند آن را در خدمت توسعه و بهبود وضعيت صنايع كشاورزي دارويي و غذايي در آورند. در اين ميان آگاهي و شناخت‌عمومي جامعه از اثرات بيوتكنولوژي بيشتر محدود و معطوف به كاربردها، محصولات و فرآوردههاي بيوتكنولوژي مدرن است، در حاليكه با فراگيرشدن كاربردهاي بيوتكنولوژي در حوزه‌هاي كشاورزي، صنعت و محيطزيست اثرات و جنبه‌هاي اقتصادي بيوتكنولوژي نيز فراگير شده و با توجه به روند يكپارچه شدن مسائل اقتصادي جهاني، اين اثرات افزايش‌بيشتري خواهد يافت.از جمله موارد استفاده بیوتکنولوژی در صنعت می توان به روند شیرین سازی شکر، تولید ویتامین های آلی و آمینواسیدها ، تولید سوخت متان از فرآورده های پسماند و توسعه سوخت هیدروژن اشاره کرد. بيوتكنولوژي درحوزه محيط زيست مي‌تواند در يافتن نژادهاي مؤثر براي تصفيه بهترفاضلاب، خاكهاي آلوده و بقاياي نفتي كمك كند. دانش بيوتكنولوژي دركاهش اثرات مخرب كشاورزي بر محيط، حفظ خاك و استفاده بهينه ازمنابع كشاورزي گام برداشته است.
بطور اخص مي‌توان اهميت كاربرد بيوتكنولوژي دركشاورزي را بصورت ذيل بيان نمود:
الف) كاربرد بيوتكنولوژي در كشاورزي موجب افزايش توليدمي‌گردد. نمونه‌هايي از اين تأثير توليد فرآوردههاي جديد دامي و يا توليد مثل براي به دست آوردن گاوهايي با شيردهي بيشتراست.
ب) به‌كارگيري بيوتكنولوژي در كشاورزي، موجب كاهش هزينه‌هاي‌كشاورزي مي‌گردد. (مانند ايجاد گياهان مقاوم به آفات كه استفاده از آفت‌كش‌ها را به حداقل كاهش مي‌دهد)
ج) به كارگيري اين تكنولوژي امكان بالقوه براي توليد غذاهايي باكيفيت بالا، فرآورده‌هايي با ارزش افزوده بيشتر و متناسب با انتظارات‌مصرف كننده و صنايع تبديلي غذايي را به وجود آورده است (گوشت‌هاي‌كم‌چربي، بذرهاي روغني با مقدار چربي تغيير يافته، سبزي‌هايي‌باانبارگي‌طولاني‌تر،نمونه‌هايي‌ازاين‌موردهستند).
د) ا ميد مي‌رود كه بيوتكنولوژي با ارائه گياهان مقاوم به آفات و امثال‌آن، روش‌هايي را براي مقابله و كنترل علف‌ها و آفات در اختيار قرار دهد كه براي محيط زيست زياني نداشته باشد.
کاربرد های بیوتکنولوژی در کشاورزی
دانش بيوتكنولوژي به عنوان عظيم ترين منبع تكنولوژي بشر در قرن فعلي مطرح بوده و آن را انقلاب سبز نويني براي غلبه بر فقر و گرسنگي ناميده‌اند. روشهاي مهندسي ژنتيك و بيوتكنولوژي گياهي مي‌تواند، گونه‌هايي از محصولات‌جديد را، حتي در خاكهاي نامرغوب و نا مساعد پرورش دهد; همچنين بذرهاي مقاوم به ويروس و آفات گياهي مي‌توانند، كاربرد سموم و موادشيميايي را محدود ساخته و بازدهي محصولات را افزايش بخشند.به كارگيري بيوتكنولوژي نوين در كشاورزي منجر به توليد فرآوردههاي با كيفيت بهتر، كاهش هزينه توليد آن و توليد فرآورده‌هايي باارزش افزوده بيشتر مي‌گردد به كارگيري روشها و فنون مهندسي ژنتيك و بيوتكنولوژي در كشت‌سلول و بافت گياهان به ويژه گياهاني كه از جنبه اقتصادي و غذايي اهميت فوق‌العاده‌اي دارند، بسيار ارزشمند است.با به كارگيري بيوتكنولوژي مي‌توان گياهي را توليد كرد كه به عواملي همچون سرما، گرما، رطوبت، خشكي، املاح، حشرات، آفات ويروس‌ها و ساير عوامل‌بيماري زا مقاوم باشند و علاوه برآن در مقايسه با موجود طبيعي، مجهز به مكانيسم‌هاي دفاعي اضافي باشند.اين عوامل قرن‌ها است كه كشاورزان را آزار داده و لطمات بي‌شمار اقتصادي وارد كرده است. نمونه‌هاي فراواني ازكاربردهاي بيوتكنولوژي در كشاورزي امروز وجود دارد كه برخي ازنمونه‌ها در ذيل اشاره مي‌گردد:
كرم اگروتيس (شب‌پره زمستاني) يكي از حشرات آسيب رساننده به‌غلات است كه معمولا به وسيله حشره كش‌ها با آن مبارزه ميشود. باكتري با سيلوس تورژين سيس پروتئيني توليد مي‌كند كه كشنده حشره فوق‌است ولي اين باكتري با غلات همزيستي ندارد . بيوتكنولوژيست‌ها براي‌حل اين مشكل ژن پروتئين توليدي اين باكتري را به باكتري پسودوموناس فلوئورسنس كه در خاك وجود داشته است و با سوياهمزيستي دارد انتقال دادند و سپس با وارد كردن اين باكتري به خاك‌محل كشت غلات، حشره فوق را كنترل نموده و صدمات ناشي از آن راكاهش دادند. اين مثال نمونه‌اي از كاربرد علم بيوتكنولوژي در كنترل‌حشرات و آفات محسوب ميشود.بيوتكنولوژيست‌ها موفق شدهاند مكانيسمي كه موجب نرم‌شدگي و فساد ميوه‌هايي چون گوجه فرنگي ميشود را با استفاده ازروش‌هاي مهندسي ژنتيك تحت كنترل خود در آورده و موجب حذف شيميايي موادي مي‌شوند كه موجب رسيدگي بيش از حد محصول‌مي‌شود. با استفاده از اين تكنيك ، گوجه فرنگي Flavrsavr را توليد نمودند كه ميوه‌ها به حالت طبيعي رسيده و پس از برداشت، بدون اينكه ميوه‌ها در معرض فساد قرار گيرند به مسافت‌هاي‌دورقابل‌حمل‌بودند.
آخرین ویرایش:
