کاربرد بیوتکنولوژی در کشاورزی

gavad

عضو جدید
با افزایش جمعیت در دنیا، نیاز به افزایش تولید میوه و سبزى نیز به همان نسبت وجود دارد. چگونه مى توان این نسبت را متوازن نمود و تولیدات باغبانى را با افزایش جمعیت، افزایش داد؟ تکنیک هاى سنتى به نژادى گیاهان، پیشرفت هاى قابل توجهى را در اصلاح ارقام با پتانسیل بالا به وجود آورده اند ولى این تکنیک ها قادر نیستند میزان تولید میوه ها و سبزى ها را نسبت به افزایش تقاضا براى این محصولات در کشورهاى در حال توسعه بالا ببرند. لذا یک نیاز فورى به استفاده از بیوتکنولوژى براى سرعت دادن به توسعه برنامه هاى اجرایى احساس مى شود. ابزارهاى بیوتکنولوژى در تمام برنامه هاى به نژادى محصولات باغبانى با اصلاح ارقام جدید گیاهى، مهیا نمودن مواد مناسب کشت، حشره کش هاى انتخابى موثرتر و کودهایى با کارایى بالاتر، مورد استفاده و نیاز هستند. اکثر میوه ها و سبزى هاى موجود در بازار کشورهاى توسعه یافته، به صورت ژنتیکى دستکارى شده اند. بیوتکنولوژى مدرن، طیف وسیعى از موجودات زنده یا مواد حاصل از میکروارگانیسم ها را در ساختن یا تغییر یک فرآورده جهت اصلاح گیاهان یا حیوانات و یا اصلاح میکروارگانیسم هایى براى کاربردهاى خاص در بر گرفته و مورد استفاده قرار مى دهد. بیوتکنولوژى یک جنبه جدیدى از بیولوژى و علوم کشاورزى است که ابزار و راهکارهاى جدیدى را بر حل مشکلات متفرقه تولید غذا در دنیا مهیا مى سازد. عمده ترین کاربردهاى بیوتکنولوژى جهت اصلاح و بهبود محصولات باغبانى عبارتند از:۱- کشت بافت. ۲- مهندسى ژنتیک. ۳- شناساگرهاى مولکولى. ۴- مارکرهاى مولکولى. ۵- تولید و توسعه میکروب هاى مفید
• کشت بافت یکى از کاربردهاى وسیع بیوتکنولوژى در زمینه کشت بافت، به ویژه ریز ازدیادى است. این تکنیک یکى از مهمترین تکنیک هاى مورد استفاده براى ازدیاد غیرجنسى سریع گیاهان در درون شیشه (In vitro) به حساب مى آید. تکنیک کشت بافت از نظر زمان و فضاى مورد استفاده براى تولید انبوهى از گیاهان عارى از بیمارى بسیار مقرون به صرفه است. همچنین انتقال منابع با ارزش گیاهى (ژرم پلاسم) از نواحى بومى گیاهان به اقصى نقاط دنیا با کشت بافت میسر و تسهیل شده است. این در حالى است که روش سنتى قادر به پاسخگویى و تامین مواد گیاهى مورد نیاز جهت تقاضاهاى موجود نیست. تولید گیاهان عارى از ویروس با تکنیک کشت مریستم (نقاط رشدى در نوک ساقه و ریشه گیاهان) در اکثر محصولات باغبانى امکان پذیر شده است. تکنیک نجات جنین (رویان) یکى دیگر از کاربردهاى کشت بافت است که به نژادگران گیاهى را ساخته است تا از سقط جنین هاى گیاهى در اثر عوامل مختلف پیشگیرى نمایند. کشت جنین هاى نجات یافته در مراحل مناسب نمو، مى تواند مشکل ناسازگارى پس از تشکیل تخم را حل نماید. این تکنیک در گونه هاى باغبانى مشکل دار بسیار موثر بوده است. اکثر گونه هاى بقولات مناطق خشک به طور موفقیت آمیزى از طریق کشت لپه ها، محور زیرلپه اى (هیپوکوتیل)، برگ، تخمدان، پروتوپلاست، دمبرگ، ریشه، بساک و... باززایى مى شوند. تولید گیاهان هاپلوئید (n _ کروموزومى) از طریق کشت گرده یا بساک یکى از کاربردهاى مهم کشت بافت در به نژادى گیاهان است. این تکنیک بسیار سریع بوده و از نظر اقتصادى غیرمقرون به صرفه است. هموزیگوتى کامل نتایج به گزینش فنوتیپ ها براساس خصوصیات کمى و کیفى توارث یافته کمک مى کند و باعث تسهیل در به نژادى، ایزولاسیون موفق، کشت و ترکیب پروتوپلاست هاى گیاهى مى شود و در انتقال نر عقیمى سیتوپلاسمى جهت دستیابى به گیاهان هیبریدقوى، از طریق ترکیب میتوکندریایى بسیار مفید و موثر است و کارایى زیادى در انتقال ژنتیکى در گیاهان دارد. حفاظت درون شیشه اى ژرم پلاسم ها در محیط هاى کشت آماده و روش هاى جایگزین جهت غلبه بر مشکلات مدیریتى منابع ژنتیکى در محصولاتى که به طور غیرجنسى تکثیر مى شوند و گیاهانى که هتروزیگوتى بالایى دارند و ذخیره بذر مناسبى ندارند، از اهمیت زیادى برخوردار شده است. در برخى از محصولات خاص، حفاظت درون شیشه اى، راحت و بسیار موثر است. این تکنیک ها به طور موفقیت آمیزى در مورد محصولات باغبانى به کار گرفته شده و در مراکز مختلف جمع آورى ژرم پلاسم، شناخته شده هستند. ژرم پلاسم درون شیشه اى همچنین تبادل مواد گیاهى عارى از آفت و بیمارى را تضمین نموده و به قرنطینه بهتر آنها کمک مى کند.به نژادگران گیاهى به طور ممتد در حال تحقیق بر روى تغییرات ژنتیکى جدیدى هستند که کارآیى بالایى در اصلاح ارقام جدید دارند. برخى از گیاهان باززایى شدند. از طریق کشت بافت، اغلب تنوع فنوتیپى غیرمعمول و جدیدى را نسبت به فنوتیپ گیاه اصلى و مادرى از خود نشان مى دهند. چنین تنوعى را، تغییرات سوماکلونال (Somaclonal) مى نامند که مى تواند قابل توارث و تثبیت باشد و در نسل بعدى دیده شود. همچنین، تغییرات ممکن است اپى ژنتیکى باشند و در تولید مثل جنسى (ازدیاد جنسى) دیده نشوند. تغییرات قابل توارث براى به نژادگرهاى گیاهى بسیار مفید هستند.
• مهندسى ژنتیک در گیاهان مهندسى ژنتیک در سه مرحله اصلى زیر دخالت دارد: ۱- شناسایى و جدا کردن ژن هاى مطلوب براى انتقال. ۲- سیستم رهاسازى جهت وارد کردن ژن مطلوب به داخل سلول هاى پذیرنده. ۳- بیان اطلاعات ژنتیکى جدید در سلول هاى پذیرنده. با استفاده از تکنیک هاى مهندسى ژنتیک، ژن هاى مفید زیادى به داخل گیاهان وارد شده و باعث توسعه گیاهان تغییر یافته ژنتیکى (گیاهان تراریخته) گردیده است. در این گیاهان DNA خارجى به طور ثابت الحاق یافته و فرآورده ژنى مناسبى را باعث مى شود. گیاهان تراریخته وسعتى در حدود ۶/۵۲ میلیون هکتار را در کشورهاى صنعتى و در حال توسعه تا سال ۲۰۰۱ به خود اختصاص داده اند. ژن ها براى دستیابى به خصوصیات مفید زیر به داخل محصولات گیاهى وارد مى شوند. مقاومت به علف کش ها: گیاهان تراریخته مقاوم به علف کش ها این امکان را براى کشاورزان به وجود آورده اند که بدون صدمه به گیاه اصلى، جهت از بین بردن علف هاى هرز از علف کش هاى مختلف استفاده کنند. اکثر گیاهان مقاوم به علف کش ها در گیاهانى نظیر گوجه فرنگى، توتون، سیب زمینى، سویا، کتان، ذرت، خردل روغنى، اطلسى و امثال آن به وجود آمده اند. گلیفوسات (Glyphosate) یکى از قوى ترین علف کش هایى است که براى طیف وسیعى از گیاهان با نام تجارى رانداپ (Round up) در حال استفاده است. گلیفوسات با بلوکه کردن یک آنزیم ۵-انول پروویل شیکیمات -۳-فسفات سنتاز (EPSPS) که در بیوسنتز اسیدهاى آمینه حلقوى نظیر تیروزین، فنیل آلانین و تریپتوفان نقش دارد، منجر به از بین رفتن علف هاى هرز مى شود. اسیدهاى آمینه مواد سازنده پروتئین ها هستند. گیاهان تراریخته مقاوم به گلیفوسات که حاوى ژن EPSPS هستند به مقادیر زیادى آنزیم مورد نظر را تولید کرده و در برابر اثرات گلیفوسات از خود مقاومت نشان مى دهند. قابل ذکر است که این علف کش یک علف کش عمومى است و تمام گیاهان را از بین مى برد. تعدادى از آنزیم هاى سم زدا در گیاهان و میکروب ها شناسایى شده اند از جمله آنزیم گلوتاتیون _ اس _ ترانسفور (GST) در ذرت و گیاهان دیگر، اثرات سمى علف کش بروموکسینیل (Bromoxynil) را خنثى مى کند و همچنین آنزیم فسفینوتریسین استیل ترانفسفراز (pat) که اثرات سمى علف کش PPT (ال _ فسفینوتریسین) را خنثى مى کند. با گرفتن ژن ban از klebsiella و ژن bar از قارچ هاى استرپتومیست (Strepotomyces) و انتقال آنها به سیب زمینى، چغندر قند، سویا، کتان و ذرت، گیاهان تراریخته اى حاصل شده اند که به علف کش ها مقاوم اند. گیاهان تراریخته، زحمت و هزینه مبارزه با علف هاى هرز را براى کشاورز کاهش داده و باعث افزایش عملکرد محصول مى گردند. مهندسى مقاومت به پاتوژن ها (عوامل بیمارى زا): ویروس ها مهم ترین و خطرناک ترین عوامل بیمارى زاى گیاهى بوده که به طور قابل توجهى عملکرد محصولات باغبانى را کاهش مى دهند. راهکارهایى با استفاده از پوشش پروتئینى ویروس ها و RNA ماهواره اى جهت کنترل آلودگى هاى ویروسى به کار گرفته شده است. ویروس ها موجودات ذره بینى متشکل از اسیدهاى نوکلئوئیک (RNA DNA) هستند که در یک پوشش پروتئینى محصور بوده و قادر به تکثیر زیاد در داخل سلول میزبان هستند. استفاده از پوشش پروتئینى ویروس به عنوان یک عامل قابل تغییر جهت تولید گیاهان مقاوم به ویروس یکى از دستاوردهاى مهم بیوتکنولوژى گیاهى است. ژن مسئول ساخت پوشش پروتئینى از ویروس موزائیک توتون (TMV) به عنوان یک ویروس با RNA رشته اى مثبت به گیاه توتون انتقال داده شده و آن را مقاوم به ویروس TMV کرده است. استفاده از ژن مقاوم به پروتئین nucelocapsid در گیاهانى نظیر گوجه فرنگى، توتون، کاهو، بادام زمینى، فلفل و گل هاى زینتى مانند حنا، گل ابرى و داوودى جهت مقاومت به ویروس لکه پژمردگى گوجه فرنگى معرفى شده است. استفاده از RNA ماهواره اى (SATRNA) برخى گیاهان تراریخته را به ویروس موزائیک خیار (CMV) مقاوم کرده است. گیاهان تراریخته مقاومى نیز در برابر ویروس موزائیک یونجه، ویروس x سیب زمینى، ویروس تانگروى برنج، ویروس جغ جغى توتون و ویروس لکه حلقوى خربزه درختى (پاپایا) به وجود آمده اند. در دهه اخیر، ژن هاى مقاومى در شناسایى پاتوژن هاى بیمارى زا معرفى و کلون شده اند. همچنین برخى از مسیرهاى مشخصى که آلودگى پاتوژنى را دنبال مى کنند، مورد شناسایى قرار گرفته اند. برخى ترکیبات ضدقارچ در گیاهان مقاوم به آلودگى هاى قارچى شناسایى و ساخته شده است. راهکارهاى مناسبى جهت توسعه مقاومت به قارچ ها با تولید گیاهان تراریخته حاوى مولکول هاى ضدقارچ نظیر پروتئین ها و سموم توسعه یافته است. ژن کیتیناز (Chitinase) گرفته شده از لوبیا، مقاومت زیادى به بیمارى قارچى Rhizoctonia solani در توتون و شلغم به وجود آورده است. همچنین این ژن که از باکترى خاکزى Serratia marcescens گرفته شده است در گیاه توتون، مقاومت به بیمارى قارچى Altenaria longipes که باعث بیمارى لکه قهوه اى مى شود را ایجاد کرده است. ژن استیل ترانسفراز در توتون، مقاومت به بیمارى باکتریایى Pseudomonas Syringea را باعث شده است. مقاومت به تنش ها: برخى از ژن ها مسئول ایجاد مقاومت در برابر تنش هایى همچون گرما، سرما، شورى، عناصر سنگین و هورمون هایى گیاهى هستند. مطالعاتى نیز در مورد متابولیت هاى نظیر پروتئین ها و بتائین ها انجام گرفته است که نشان داده اند در مقاومت به تنش ها دخالت دارند. مقاومت به سرمازدگى در توتون با داخل کردن ژن مسئول سنتز آنزیم گلیسرول، فسفات، آسیل، ترانسفراز ایجاد شده است که این ژن از Arabidopsis گرفته شده است. برخى گیاهان با سنتز گروهى از مشتقات قندى مشهور به پلى ال ها (مانیتول، سوربیتول و سیون) به تنش هاى خشکى واکنش نشان مى دهند. گیاهانى که داراى پلى ال هاى بیشترى هستند، مقاومت بیشترى به تنش ها دارند. با استفاده از ژنى در باکترى ها که قادر به ساختن مانیتول ها است، این امکان وجود دارد که سطح مانیتول را در گیاهان مقاوم به خشکى بالا برد. کیفیت میوه: میوه هاى گوجه فرنگى که به کندى مى رسند از اهمیت ویژه اى در حمل ونقل برخوردارند. گوجه فرنگى تراریخته با فعالیت کم آنزیم پکتین میتل استواز و مقادیر بالاى مواد جامد محلول و PH بالا، کیفیت فرآورى را افزایش مى دهد. گوجه فرنگى هاى دیررس با استفاده از RNA آنتى سنس تولید شده اند که در آنها از سنتز آنزیم هاى دخیل در تولید اتیلن ممانعت مى شود مثل آنزیم EgAccl سنتتاز. همچنین با استفاده از ژن دآمیناز که مقدار اسید ۱- آمینو سیکلوپروپان ۲-کربوکسیلیک (ACC) (پیش ماده سنتز اتیلن) را در میوه کاهش مى دهد، امکان تولید گوجه فرنگى هاى دیررس وجود دارد. این گوجه فرنگى ها از عمر ماندگارى بیشترى برخوردار هستند و همچنین مى توانند مدت طولانى بر روى گیاه باقى بمانند تا تجمع قندها و اسیدها در میوه جهت بهبود طعم آن بالا رود. این گوجه فرنگى ها در کشورهاى اروپایى و آمریکایى در سطوح تجارى گسترده اى در حال تولید هستند. با استفاده از ژن ساکارز فسفات سنتتاز مى توان گوجه فرنگى با ساکارز و نشاسته کم تولید نمود، همچنین با ژن باکتریایى ADP گلوکز پیروفسفوریلاز مى توان محتواى نشاسته سیب زمینى ها را به میزان ۲۰ تا ۴۰ درصد افزایش داد. مقاومت به آفات: با وارد کردن ژن بتا اندوتکسین (ژن bt) گرفته شده از باکترى Bacillus thuringiensis به گیاهانى نظیر کتان، توتون، گوجه فرنگى، سویا، سیب زمینى و... مقاومت به حشرات مضر در این گیاهان ایجاد شده است. این ژن ها، پروتئین هاى کریستاله ضد حشرات را تولید مى کنند که بر روى دامنه وسیعى از سخت بالپوشان، بى بالپوشان و دو بالپوشان اثر دارد. این کریستال ها در داخل بدن لارو حشرات به صورت ذرات قلیایى در داخل پروتوکسین هاى انفرادى با وزن مولکولى ۱۳۳ تا ۱۳۶ کیلووالتون تشکیل مى شوند. این پروتئین هاى کریستالى ضدحشرات در طول دوره رشد رویشى سلول ها تولید مى شوند و اثرات زیادى بر کنترل حشرات دارند. نر عقیمى و تجدید بارورى: این تکنیک در تولید بذر هیبرید بسیار مفید مى باشد. گیاهان تراریخته با ژن هاى نر عقیم و تجدید کننده بارورى در شلغم ایجاد شده اند. این تکنیک تولید بذر هیبرید، بدون اخته کردن دستى گل هاى نر را تسهیل مى نماید و گرده افشانى را در ذرت کنترل مى کند. در سال ،۱۹۹۰ ماریانى (Mariani) و همکاران در بلژیک با موفقیت یک ساختار ژنى را که داراى محرک خاص دیگرى بود از ژن TA29 توتون گرفتند و ژن ریبونوکئاز را در باکترى باسیلوس (ژن بارناز) توالى یابى کرده و در تولید گیاهان تراریخته شلغم به کار گرفتند. با این عمل و با بیان ژن انتقال یافته از تولید گرده نرمال جلوگیرى شده و منجر به نر عقیمى مى شود.
 

gavad

عضو جدید
کاربرد بیوتکنولوژی در باغبانی

کاربرد بیوتکنولوژی در باغبانی

• شناساگرهاى مولکولى کاوشگر هاى اسید نولکئیک: امروزه با استفاده از کاوشگر هاى CDNA مى توان بیمارى هاى گیاهى را قبل از بروز علائم شناسایى کرد. کاوشگر، توالى هاى اسیدنوکلئیک پاتوژن هستند که ارگانیسم هاى با مارکرهاى ویژه را تولید مى کنند. کاوشگرهاى CDNA به نواحى خاصى از پاتوژن ها فرستاده شده و با استفاده از تکنیک هاى استاندارد DNA نوترکیب مى توان آنها را تولید کرد. پادزهرهاى تک کلونى
McAb) تکنیک هاى ایمونوشیمیایى، براى شناسایى سریع و دقیق پاتوژن هاى گیاهى بسیار مفید هستند. همچنین از این تکنیک در شناسایى بیمارى هاى گیاهى استفاده مى شود. تکنیک هیبریداسیون (تلاقى)، روش هاى مناسبى را براى تولید هومولوگ ها به وجود آورده است که از لحاظ بیوشیمى اینها به عنوان مواد ایمنولوژیکى تعریف مى شوند که توسط یک لاین سلولى ساده و علیه اپى توپ هاى پادتن ایمن ساز ساخته مى شوند. پتانسیل بالاى McAbs در شناساگرهاى پاتولوژى گیاهى ضرورى هستند چون منجر به تولید پادزهرهاى هموژن با فعالیت مشخص به مقادیر زیاد گردید که در مدت زمان طولانى ساخته مى شوند. با این حال تکنولوژى هیبریداسیون یک عمل آزمایشگاهى و پرهزینه است در مقایسه با روش هاى ایمنى سازى استاندارد که به طور گسترده براى شناساگرهاى مولکولى در مقیاس وسیع استفاده مى شوند.

• مارکرهاى مولکولى استفاده از مارکرهاى مولکولى جهت گزینش صفات زراعى، کار را براى به نژادگرایان گیاهى آسان ساخته است. این امکان به وجود آمده است که گیاهان را براساس صفات مختلف یا مقاومت به بیمارى ها در مراحل مختلف رشد و نمو، گروه بندى کنیم. استفاده از RFLP چند شکلى طولى قطعات برشى)، RAPD (DNA) چند شکلى تکثیر شده تصادفى)، AFLP (چند شکلى طولى قطعات تکثیر شده) و مارکرهاى ایزوآنزیم در به نژادى گیاهان، فراوان به چشم مى خورد. مارکرهاى RFLP براى مارکرهاى مورفولوژیکى و ایزوآنزیم ها مفید بوده، چون تعداد آنها فقط توسط اندازه ژنوم محدود مى شود و آنها تحت تاثیر شرایط محیطى قرار نمى گیرند. نقشه هاى مولکولى در حال حاضر براى برخى از گیاهان زراعى نظیر ذرت، گوجه فرنگى، سیب زمینى، برنج، کاهو، گندم و گونه هایى از کلم ها وجود دارد. مارکرهاى RFLP کاربردهاى زیادى دارند که مى توان به شناسایى ارقام، شناسایى مکان هاى ژنى، صفات کمى، آنالیز ساختار ژنوم، داخل کردن ژرم پلاسم و کلون سازى براساس نقشه، اشاره کرد. RFLP به عنوان ابزارى براى شناسایى مورد استفاده قرار مى گیرد چون در مقایسه با APD قدرت ترمیم و بازسازى دارد. ریزماهواره ها یا مارکرهاى تکرارشونده توالى ساده (SSRS) نیز استفاده گسترده اى در ژنوتیت سازى، نقشه ژنى و آنالیزه ژنى دارند.
• تولید مایه زن هاى میکروبى استفاده بى رویه و بدون احتیاط از کودها و سموم شیمیایى براى تولید محصول و کنترل حشرات و آفات، منجر به آلودگى محیطى و از بین بردن حاصلخیزى و سلامت خاک و توسعه مقاومت در برخى حشرات و مشکلات بقایاى سموم شده است. لذا یک توجه جهانى به استفاده از کودها و آفت کش هاى زیستى مطمئن در مدیریت تلفیقى تغذیه و سیستم هاى مدیریت آفات وجود دارد. کودهاى زیستى، میکروارگانیسم هایى هستند که نیتروژن اتمسفر را تثبیت کرده و یا فسفر تثبیت شده را در خاک به صورت محلول درآورده و عناصر غذایى را بیشتر در اختیار گیاه قرار مى دهند. استفاده از میکروارگانیسم ها به عنوان کود، مزایاى زیادى دارد از جمله کم هزینه بودن آنها، غیرسمى بودن براى گیاهان، آلوده نکردن آب هاى زیرزمینى و اسیدى نکردن خاک و مناسب براى رشد گیاه. ریزوبیوم ها، میکروارگانیسم هایى هستند که بر روى ریشه گیاهان بقولات (حبوبات) گره هایى را ایجاد مى کنند و توسط آنها نیتروژن اتمسفر را تثبیت کرده که این نیتروژن سپس به آمونیوم و بعد به اسیدهاى آمینه در سلول گیاهى تبدیل مى شود. مایه زنى خاک با این باکترى ها به کاهش مصرف کودهاى نیتروژنه اضافى به خاک کمک مى نماید. باکترى هاى حل کننده فسفر نیز گروه دیگرى از میکروارگانیسم ها هستند که فسفر غیرمحلول خاک را به صورت محلول درآورده و آن را به راحتى در اختیار گیاه قرار مى دهند. میکوریزا به همزیستى بین قارچ هاى غیر بیمارى زا و ریشه گیاهان گفته مى شود. میکوریزا عناصر غذایى را از لایه هاى عمیق تر خاک در اختیار گیاهان قرار مى دهد و با مایه زنى آنها به استقرار و رشد بهتر گیاهان مى توان کمک کرد. اکثر میوه ها نظیر خربزه درختى، انبه، موز، مرکبات و انار که وابسته به این رابطه هستند، با مایه زنى این قارچ ها، فسفات و عناصر غذایى بیشترى در اختیار این میوه ها قرار مى گیرد. این اجتماع میکوریزاها، همچنین به مقاومت گیاهان در برابر حمله بیمارى ها کمک کرده و از طرفى خصوصیات خاک را نیز بهبود مى بخشد. تغییر ژنتیکى میکروب ها: با استفاده از تکنیک نوترکیبى DNA این امکان فراهم شده است که به طور ژنتیکى، مى توان نژادهاى مختلف این باکترى ها را دستکارى نمود و میکروب هایى سازگار با شرایط محیطى مختلف و نژادهایى با خصوصیات و ظرفیت رقابت و گره زایى بهتر تولید نمود. آفت کش هاى زیستى، ارگانیسم هاى بیولوژیکى هستند که مى توانند همانند آفت کش هاى شیمیایى براى کنترل آفات مورد استفاده قرار گیرند. این آفت کش ها جایگاه خود را در کشاورزى، باغبانى و برنامه هاى سلامت عمومى جهت کنترل آفات، پیدا نموده اند. آفت کش هاى زیستى مزایاى زیادى دارند. آنها در کنترل آفات به صورت اختصاصى عمل نموده و براى ارگانیسم هاى غیرهدف نظیر زنبورها و پروانه ها مضر نیستند. این آفت کش ها براى انسان و احشام ضررى نداشته و در داخل زنجیره غذایى توزیع نشده و از خود بقایایى باقى نمى گذارند. برخى از آفت کش هاى میکروبى مورد استفاده براى کنترل حشرات، گونه هایى از Bacillus thuringiensis هستند که براى کنترل حشرات گوناگون مورد استفاده قرار مى گیرند. خصوصیت حشره کشى این باکترى ها به علت تولید کریستال هاى پروتئینى در دوره تخم ریزى است. این پروتئین ها سموم معده هستند که خاصیت ضدحشره دارند. سموم Bt همچنین قادر به از بین بردن نماتودهاى گیاهى مى باشد. گسترش و استفاده تجارى بیوتکنولوژى گیاهى، یک نشانه مهم براى اندازه گیرى بقاى این تکنولوژى جدید مى باشد. کشاورزان کوچک و کم درآمد مى توانند از تکنولوژى کم هزینه تر مانند استفاده از کودهاى زیستى و آفت کش هاى زیستى استفاده نمایند برعکس کشاورزان مایه دار که از تکنولوژى مدرن و پرهزینه بهره مى برند.
 

ارغوان

عضو جدید
بيوتكنولوژي‌ كشاورزي‌

بيوتكنولوژي‌ كشاورزي‌

اهميت بيوتكنولوژي گياهي و حوزه‌هاي مختلف كاربرد آن

كاربرد بيوتكنولوژي در افزايش كميت و كيفيت محصولات كشاورزي، از مهمترين حوزه‌هاي بيوتكنوژي نوين به خصوص براي كشورهاي در حال توسعه و پرجمعيت مي‌باشد. اين مقاله سعي دارد، مهمترين كاربردهاي بيوتكنولوژي در زمينه علوم گياهي را در قالب عناوين زير به طور اجمال معرفي كرده و تحليلي دربارة ضرورت توجه به اين حوزه از تكنولوژي‌هاي نو ارائه نمايد:
ابعاد اقتصادي بيوتكنولوژي در حوزه كشاورزي

حوزه­هاي مختلف بيوتكنولوژي گياهي نوين

الف) مهندسي ژنتيك و دي‌ان‌آي نوتركيب

گياهان تراريخته و اهميت اقتصادي آن‌ها

مثالهايي از كاهش خسارات آفات

زمينه­هاي مختلف كاربرد گياهان تراريخته

ب) كاربرد نشانگرهاي مولكولي

ج) كشت سلول‌ها و بافت‌هاي گياهي

برخي كاربردهاي كشت بافت گياهي

مقدمه

بر اساس گزارشات سازمان ملل، حدود 800 ميليون نفر از جمعيت جهان (14 درصد) دچار فقر غذايي هستند كه تا سال 2020 به يك ميليارد نفر خواهند رسيد. تخريب روزافزون جنگل‏ها، مراتع و فضاي سبز، گسترش بيابان‏ها، نابودي گونه‏هاي متنوع گياهي و جانوري، مقاوم شدن آفات و عوامل بيماري‏زا به سموم و بروز بسياري مسائل جدي ديگر هر روز ابعاد گسترده‏تري مي‏يابد.

از سوي ديگر، بشر با استفاده نسبتاً كامل از امكانات موجود، امروزه براي افزايش توليدات كشاورزي با محدوديت منابع روبرو مي‌باشد. بنابراين رشد سريع جمعيت و محدوديت منابع، نسل بشر را با خطر گرسنگي و كمبود امكانات بهداشتي مواجه نموده است. از طرفي، فناوري‌هاي سنتي و بومي كشاورزي به مرز محدوديت‏هاي خود نزديك شده‏اند و انسان نيازمند بكارگيري فناوري‌هايي است كه از پتانسيل بيشتري برخوردار باشند.
در چنين شرايطي، فناوري‌هايي مورد نياز هستند كه قابليت توليد گياهان، دام‏ها و بطور كلي موجوداتي با ويژگي‌هاي برتر را داشته باشند، گياهاني با قابليت تحمل به تنش‏هاي زيستي و بطور اخص شوري و خشكي توليد كنند، دام‏ها را به شيوه‏اي دقيق و كيفي در مقابل بيماري‌هاي مهلك ايمن نمايند و در نهايت امنيت غذايي و به تبع آن امنيت اقتصادي و اجتماعي را به ارمغان آورند. نمونه بارز چنين فناوري‌هايي، "فناوري زيستي (بيوتكنولوژي)" است كه قابليت بهبود ژنتيك گياهان زراعي و باغي، دام‏، آبزيان و بطور كلي سازواره‏ها (ارگانيزم‌ها) و ريزسازواره‏ها (ميكروارگانيزم‌ها) را داراست.

دستاوردها و تحولات گسترده علمي و تكنولوژيك جهان كه در نيمه دوم قرن بيستم (از اواسط دهه 1970 ميلادي) به خصوص در حوزه علوم و فناوري‌زيستي به وقوع پيوست، نويدبخش توانمندي‌هاي جديدي در اين عرصه بود و امروزه اميدهاي فراواني را در دل دولتمردان كشورهاي جهان ايجاد كرده است. بيوتكنولوژي و فناوري ژن با ارايه مسيرهاي راهبردي، اين اميد را به‌وجود آورده‌اند كه مي‌توان جهان را از كابوس فقر و گرسنگي رها ساخت و امنيت غذايي و بهداشتي را براي جهانيان به ارمغان آورد. بنابراين بشر امروزه با بهره‌گيري از دانش ژنتيك، به قابليت‌هاي شگفت‌انگيز طبيعت و موجودات زنده پي برده و بر آن است تا از همين قابليت‌هاي ذاتي براي رفع معضلات زيستي استفاده كند.

بر اساس پيش‏بيني‏هاي بسياري از متخصصين و صاحب‌نظران از جمله انجمن بين‏المللي علم و توسعه، جمعيت جهان در سال 2050 به 11 ميليارد نفر خواهد رسيد و ميزان توليدات غذايي بايد در آن زمان به سه برابر مقدار كنوني افزايش يابد كه بدون فناوري زيستي ميسر نخواهد بود. بيوتكنولوژي و مهندسي ژنتيك مي‌تواند در جهت بهره‏وري بيشتر از منابع زيستي، حفظ محيط‏زيست و در نتيجه توسعه پايدار مؤثر واقع شود.
 

ارغوان

عضو جدید
ابعاد اقتصادي

ابعاد اقتصادي

ابعاد اقتصادي بيوتكنولوژي در حوزه كشاورزي بسيار چشمگير بوده است. بسياري از صاحب‌نظران معتقدند سده بيست­ويكم، قرن حاكميت و شكوفايي فناوري زيستي است و اين فناوري را عامل دومين انقلاب سبز در آينده به حساب مي‏آورند. به مدد اين فناوري نوين، پتانسيل قابل‌توجهي در علوم زيست‏شناسي پايه، صنايع كشاورزي، پزشكي و داروسازي، فرآوري غذايي و صنايع شيميايي پديد آمده است.

كاربرد بيوتكنولوژي در كشاورزي به خصوص براي كشورهاي در حال توسعه، چشم‌انداز روشن و بسيار اميدوار‌كننده‌‌اي ترسيم نموده است. طبق‌ مطالعه‌اي‌ كه‌ در سال‌ 1985 صورت‌ گرفت‌، تأثير بيوتكنولوژي‌ بر كشاورزي در كشورهاي‌ در حال‌ توسعه‌، در سال‌ 2008 احساس‌ خواهد شد. طبق‌ گزارش‌ سازمان‌ همكاري‌ و توسعه‌ اقتصادي‌ (OECD) در دهة‌ 1980، ميزان‌ اكتشافات‌ در مورد بيوتكنولوژي‌ موادغذايي‌ و كشاورزي‌، سريع‌تر از آن‌ بود كه‌ تصور مي‌رفت‌. بازار جهاني بيوتكنولوژي كشاورزي در سال 1997 حدود 4 ميليارد دلار بود و در سال 2002 حدود 4،8 ميليارد دلار پيش‌بيني شده است. امروزه دولت‌ها و صنايع به اين نتيجه رسيده‌اند كه بايد‌ مردم‌ را بيشتر با بيوتكنولوژي‌ كشاورزي‌ آشنا كنند و براي اين‌‌كار، همكاري‌ متخصصين‌ و علاقه‌مندي‌ غيرمتخصصين‌ و اعتماد مردم‌ را لازم‌ مي‌دانند‌.

بيوتكنولوژي امكاناتي را فراهم مي‏آورد كه از طريق روش‏هاي سنتي قابل دسترس نيستند. لذا بكارگيري اين فناوري در كشاورزي مي‌تواند با هدف بهره‏وري بيشتر از منابع موجود، كشاورزي پايدار، سلامت محيط‏زيست و در جهت كمك به روش‏هاي سنتي "به‏نژادي"، موثر واقع شود. به طور كلي، استفاده از فناوري‌زيستي در كنار روش‏هاي سنتي (كلاسيك) باعث تسريع در دستيابي به اهداف "به‏نژادي" و تأمين احتياجات كمي وكيفي بشر در آينده خواهد‏ بود. در عين حال هيچگاه نبايد اين فناوري به عنوان جايگزين روش‏هاي سنتي و معمول "به‏نژادي" قلمداد شود، بلكه اين دو مكمل يكديگر هستند.


حوزه­هاي مختلف بيوتكنولوژي گياهي نوين


به‌طور كلي بيوتكنولوژي نوين از سه ابزار مهم زير در زمينه كشاورزي بهره مي‌گيرد:

الف) مهندسي ژنتيك و دي-ان-آي نوتركيب

ب) كاربرد نشانگرهاي مولكولي (پروتئين و دي-ان-آ)

ج) كشت سلول‌ها، ‌اندام‌ها و بافت‌هاي گياهي

اين نوشتار سعي دارد مهمترين حوزه‌هاي كاربرد بيوتكنولوژي گياهي را در قالب سه مورد فوق‌الذكر به طور اجمال معرفي كند كه مي‌تواند تحليلي دربارة ضرورت توجه به اين حوزه از تكنولوژي‌هاي نو ارائه نمايد.

با توجه به اهميت فناوري‌زيستي ابعاد اقتصادي، اجتماعي و حتي سياسي، شايسته است كه مسئولين علمي و سياسي كشور بيش از پيش به حمايت و سرمايه‌گذاري در اين زمينه توجه نمايند. همچنين لازم است، برنامه‌ريزان و تصميم‌سازان استراتژي ملي توسعه كشور نسبت به اولويت‌دادن به آموزش‌ها و پژوهش‏هاي نوين بنيادي و كاربردي در عرصة بيوتكنولوژي و مهندسي ژنتيك و ارايه تمهيدات و راهكارهاي بهره‌برداري تجاري‌ از فراورده‌هاي آن، اقدام لازم را به عمل آورند.


الف) مهندسي ژنتيك و دي‌ان‌آي نوتركيب



مهندسي ژنتيك، پيچيده‌ترين شاخه بيوتكنولوژي است كه روش‌‌هاي مبتني بر ژنتيك سلولي و مولكولي، نشانگرهاي مولكولي، كشت سلول و بافت، ميكروبيولوژي و بيوشيمي را در بر مي‌گيرد. به طوركلي مهندسي ژنتيك شامل استفاده از روش‌هاي انتخاب ژن موردنظر، جداسازي، خالص‌سازي، تكثير و انتقال ژن‌ها و ارزيابي بروز آن‌ها در موجود زنده مي‌‌باشد. اين فناوري امكاناتي را فراهم مي‌آورد كه با روش‌هاي سنتي (كلاسيك) امكان‌پذير نيست.

مهندسي ژنتيك با رفع مشكل محدوديت تلاقي‌هاي جنسي توانسته است انتقال مستقيم و سريع ژن‌هاي جديد يا تغييريافته از منابع مختلف شامل گونه‌هاي گياهي، حيوانات،‌ باكتري‌ها، ويروس‌ها و قارچ‌ها به يكديگر و از جمله گياهان را فراهم آورد؛ در حالي كه اين كار با روش‌هاي معمول و كلاسيك به‌نژادي امكان‌پذير نيست. اين فناوري حتي مي‌تواند ژن‌هاي مصنوعي طراحي نمايد و به موجودات انتقال دهد. بنابراين تنوع در خزانه ژني (gene pool) را افزايش مي‌‌دهد.


به طور كلي دامنه مطالعات و كاربردهاي مهندسي ژنتيك شامل موارد زير مي‌‌باشد:


1- مطالعات بنيادي در زمينه زيست­شناسي پايه و از جمله شناسايي، جداسازي و شناخت اجزاء ژن و عمل آن‌ها، چگونگي فعاليت رونويسي، ترجمه و ابراز (بيان) ژن‌ها و بررسي فرآورده پروتئيني آن‌ها، يكي از مهمترين نقاط تمركز پژوهش‌هاي مهندسي ژنتيك مي‌‌باشد.

2- توليد كاوشگرهاي تشخيصي (diagnostic probes) جهت شناسايي توالي‌‌هاي مشابه كه در مطالعات بيوتكنولوژي و همچنين تشخيص صفات از قبيل مقاومت و يا حساسيت به آفات و بيماري‌ها و شناخت ارقام هر گياه كاربرد دارد.

3- تراريزش يا انتقال ژن به روش‌هاي مهندسي ژنتيك (transformation) و توليد گياهان و جانوران تراريخته transgenic داراي صفات جديد و يا تغييريافته، امروزه يكي از مهمترين و كاربردي‌ترين استفاده‌هاي مهندسي ژنتيك در كشاورزي مي‌‌باشد و گياهان تراريخته مي‌توانند جهت استفاده‌هاي مستقيم يا غيرمستقيم غذا، علوفه‌ و الياف بكار روند و يا اينكه در برنامه‌هاي به‌نژادي، توليد مواد دارويي و صنعتي استفاده شوند.

گياهان تراريخته (Transgenic Plants) و اهميت اقتصادي آن‌ها:



فنون دست‌ورزي ژنتيكي گياهان در اوايل دهه 80 ميلادي ابداع گرديد و نتايج كاربردي آن از اوايل دهه 90 با ايجاد گياهان تراريخته مقاوم به آفات، بيماري‌ها و علف‌كش‌ها به ثمر نشست. اكنون حدود دو دهه از پيدايش فنون دي‌ان‌‌آي نوتركيب و مهندسي ژنتيك گياهي مي‌گذرد. در اين مدت سرمايه‌گذاري‌هاي هنگفت و تلاش فراواني در نقاط مختلف دنيا براي توسعه و بهبود اين فنون جهت دستيابي به اهداف موردنظر به‌عمل آمد. مهندسي ژنتيك، انقلاب سبزي را براي بهبود كمي و كيفي محصولات كشاورزي و غلبه بشر بر گرسنگي و فقر غذايي بنيان نهاده است.
دانشمندان با دست‌كاري ژن‌هاي يك گياه، جانور و ميكروارگانيسم، نژادهاي تراريخته‌اي از آن را به وجود مي‌آورند كه نسبت به نژاد طبيعي، به آفات و بيماري‌ها و يا سموم مقاوم بوده، ‌‌يا برخي عناصر غذايي و ويتامين‌ها را كه نوع طبيعي فاقد آن است، توليد مي‌نمايد. لذا اين قبيل گياهان يا جانوران، محصول بيشتر و با كيفيت بهتري توليد مي‌كند. در دهه آينده اميد مي‌رود با استفاده از گياهان زراعي تراريخته، افزايش عملكرد از 10 به 25 درصد برسد.
از سال‌هاي‌ 1982 و 1983 كه‌ اولين‌ انتقال موفقيت‌آميز ژن‌ها به سلول‌هاي گياهي انجام شد، سرعت پيشرفت ايجاد گياهان تراريخته افزايش يافت‌. اولين آزمايش مزرعه‌اي گياهان تراريخته در سال 1986 در كشور فرانسه انجام گرفت. اما استفاده عملي از گياهان تراريخته، زماني آغاز شد كه كشور چين تنباكو و گوجه‌فرنگي تراريخته مقاوم به ويروس را در پايان‌ سال‌ 1992 براي عرضه در بازار تصويب نمود و سپس گوجه‌فرنگي با قابليت انبارداري بيشتر توسط شركت كالگن آمريكا در سال 1994 معرفي شد. امروزه توليد گياهان تراريخته از عمده‌ترين كاربردهاي بيوتكنولوژي در كشاورزي مي‌باشد. در حال حاضر، انتقال ژن از طريق مهندسي ژنتيك و توليد گياهان تراريخته در مواردي همچون مقاومت به آفات، بيماري‌ها، علف‌كش‌ها، بهبود كيفيت پروتئين و روغن و غيره در بيش از 60 گياه زراعي، باغي و زينتي حاصل شده است و تعداد آن‌ها با سرعت زيادي روز به روز افزايش مي‌يابد.

سطح زيركشت اين قبيل گياهان در جهان طي سال‌هاي اخير با روند تصاعدي افزايش يافته و از سال 96 تا 2001 حدود 30 برابر شده است (جدول 1). اكنون بيش از 25 درصد سطح‌كشت جهاني گياهان تراريخته در كشورهاي در حال توسعه قرار دارد. شمار كشورهايي كه گياهان زراعي تراريخته را كشت مي‌كنند، از يك كشور در سال 1992 به چهارده كشور در سال‌ 2002 افزايش يافته ‌است.

ميزان فروش محصولات گياهان تراريخته طي سال‌هاي 1995 تا 2000 به‌سرعت افزايش يافت (جدول 2). بازار جهاني گياهان تراريخته در سال 2001 از مرز سه ميليارد دلار گذشت و پيش‌بيني مي‌‌شود كه در سال 2005 و 2010 به ترتيب تا حد 6 و 20 ميليارد دلار افزايش يابد. سود حاصل از گياهان تراريخته طي سال 1999 حدود 700 ميليون دلار بود كه بيش از دو ميليون كشاورز از آن بهره‌مند شده‌اند. در سال 2001 حدود پنج­و­نيم ميليون كشاورز از كشت اين قبيل گياهان بهره برده‌اند.
لذا اكنون مقبوليت گونه‌هاي جديد زراعي، باغي و حتي دام‏هاي تراريخته نزد كشاورزان افزايش يافته است و اين خود موضوعي است كه دانشمندان را به سوي توليد فرآورده‏هاي نوين و با قابليت‏هاي بيشتر سوق مي‏دهد.

پيش‌بيني مي‌‌شود كه در سال 2025 حدود 1،6 ميليارد نفر در جهان از طريق مهندسي ژنتيك غلات تغذيه خواهند نمود. شركت زنكا (Zeneca) معتقد است كه بازار جهاني گياهان تراريخته در سال 2020 به 75 ميليارد دلار خواهد رسيد، لذا سرمايه‌گذاري در اين زمينه را از 20 ميليون دلار در سال 97 به 60 ميليون در سال 98 افزايش داد. شركت نوارتيس سوئيس نيز حدود 20 ميليون دلار طي سال‌هاي 99 و 2000 براي گسترش ساختمان موسسه تحقيقات بيوتكنولوژي خود هزينه نمود.






كاهش هزينه كشاورزان از طريق كنترل بهينة آفات، بيماري‌ها، علف‏هاي هرز، كاهش مصرف سموم و افزايش كميت و كيفيت محصول، از جمله مزيت‌هاي حاصل از كاربرد گياهان تراريخته (تغييريافتة ژنتيك) مي‌باشد. گياهان تراريخته مقاوم به آفات و بيماري‌هاي شايع و خسارت‌زا قادرند خسارات ساليانه 30 درصدي محصولات كشاورزي را كاهش دهند؛ در نتيجه امروزه شاهد رويكرد كشاورزان در كشورهاي صنعتي به سوي كاشت و بهره‏برداري از اين قبيل گياهان هستيم. كاشت اين‌گونه گياهان، هزينه‌هاي مبارزه شيميايي و كاربرد سموم دفع آفات نباتي را كاهش مي‌دهد. از سوي ديگر صدمات وارده به منابع زيستي مثل خاك و آب‌هاي زيرزميني را به حداقل مي‌رساند. براي روشن شدن مطلب به ذكر چند مثال زير بسنده مي‌شود:


مثالهايي از كاهش خسارات آفات


1- خسارت ناشي از كرم برگ‌خوار ذرت، ساليانه معادل 40 ميليون تن است كه اين ميزان قادر به تامين كالري لازم براي 60 ميليون نفر مي‌باشد. به‌كمك مهندسي ژنتيك مي‌توان اين‌گونه خسارت‌ها را به حداقل ممكن كاهش داد.

2- تنباكو تراريخته مقاوم به ويروس در چين باعث شد تا عملكرد برگ آن 5 تا 7 برابر افزايش يابد و تعداد دفعات سمپاشي (بر عليه شته‌هاي ناقل) 3-2 بار كاهش يابد.

3- در آمريكا طي سال 1996 متوسط خسارت كرم اروپايي ذرت برابر 9 درصد بود و در بعضي مناطق به بيش از 30 درصد مي‌رسيد و متوسط ارزش خسارت برابر 1 ميليارد دلار بود. سود خالص از ذرت Bt مقاوم به اين آفت (بدون احتساب هزينه‌هاي علف‌كش) برابر با 27.25 دلار در هر ايكر (واحد سطح) محاسبه شد. كل سود خالص حاصل از كاشت ذرت Bt در سال 1996 و 1997 در آمريكا به ترتيب 19 و 190 ميليون دلار بود.

4- سال 1996 در آمريكا كاشت سيب‌زميني Bt (مقاوم به سوسك كلرادو) به طور متوسط تعداد سمپاشي را به 1.2 دفعه كاهش داد كه متوسط پس‌انداز هزينه سمپاشي 5 دلار در هر ايكر (12 دلار در هكتار) بود. در مجموع با صرفه‌جويي در مصرف حشره‌كش، ‌متوسط افزايش بازده كشاورزان با استفاده از سيب‌زميني Bt (در مقايسه با شاهد) برابر 14 دلار در ايكر بود (35 دلار در هر هكتار با احتساب افزايش عملكرد و كيفيت غده).

5- يك بررسي بر روي پنبه تراريخته Bt مقاوم به كرم غوزه طي سال 1996 در آمريكا نشان داد كه عملكرد در مقايسه با شاهد به طور متوسط 7 درصد افزايش مي‌يابد و حتي بسته به تراكم آفت اين افزايش تا 20درصد نيز مي‌رسيد. همچنين ميزان مصرف حشره‌كش 20000 گالن كاهش يافت. ميزان صرفه‌جويي ناشي از عدم به كارگيري حشره‌كش در هكتار معادل 140 تا 180 دلار در هكتار بود و افزايش هزينه خريد بذر در هر هكتار معادل 80 دلار بود. بنابراين متوسط سود خالص در هر هكتار حدود 80 دلار (33 دلار در هر ايكر) محاسبه گرديد. بنابراين سود حاصل از كاشت 1.8 ميليون ايكر پنبه Bt در سال 1996 براي كشاورزان آمريكايي برابر 60 ميليون دلار بود.

6- كل سود حاصل از كشت گياهان پنبه ، ذرت و سيب زميني Bt در آمريكا طي سال 1996 برابر 80 ميليون دلار بود و در سال 1997 ميلادي براي ذرت Bt به تنهايي معادل 190 ميليون دلار بود.

7- سال 1996 در كانادا متوسط عملكرد كلزاي متحمل به علف‌كش مقدار 9درصد بيشتر از تيمارهاي شاهد (روش‌هاي ديگر كنترل علف هرز) بود و حتي به بيش از 20درصد نيز مي‌رسيد. از طرفي ميزان مصرف سم از طريق كاهش تعداد دفعات سمپاشي (80 درصد كشاورزان تنها يك بار سمپاشي نمودند) از 570 گرم به 160 گرم ماده فعال در هر ايكر (1400 گرم در هر هكتار به 400 گرم) كاهش يافت. سود خالص حاصل در يك برآورد متوسط محافظه‌كارانه حدود 20 دلار در هر ايكر (50 دلار در هر هكتار)‌ تخمين زده شد. بنابراين كل سود حاصل در 300 هزار ايكر كلزاي مقاوم به علف‌كش در كانادا برابر 6 ميليون دلار بود.

8- سويا مقاوم به علف‌كش نيز باعث كاهش 40-10 درصد از مصرف علف‌كش مي‌‌شود.

9- در استراليا، كشاورزان براي مبارزه با شپشك‌هاي نخود فرنگي هر ساله حدود 16 ميليون دلار حشره‌‌كش‌‌هاي شيميايي خريد مي‌‌نمايند. اين آفت مهمترين عامل كاهش در محصول 100 ميليون دلاري نخودفرنگي استراليا مي‌‌باشد. سازمان تحقيقات علمي و صنعتي اين كشور با انتقال يك ژن از لوبيا قرمز توانسته است نخود فرنگي تراريخته‌‌اي ايجاد نمايد كه حدود 99.5 درصد در برابر حمله شپشك‌‌ها مقاومت دارد.





زمينه‌هاي مختلف كاربرد گياهان تراريخته:



1- مبارزه با آفات و بيماري‌ها

يكي از رويكردهاي بيوتكنولوژي براي مبارزه با آفات و بيماري‌هاي گياهي، مقاوم نمودن گياه از طريق دست‌كاري ژنتيك و انتقال ژن مي‌باشد. توليد گياهان تراريخته حاوي ژن‌هاي توليدكننده پروتئين‌هاي سمي، كه در مقابل آفات خاصي بسيار سمّي و مؤثر بوده و در عين حال براي انسان، گياه، حيات‌وحش و حشرات مفيد، زياني ندارند، از مثال‌هاي كاربردي مهندسي ژنتيك مي‌باشد.

استخراج ژنBt از باكتري Bacillus Thuringiensis و انتقال آن به ذرّت، پنبه و سيب‌زميني باعث مقاومت آنها در مقابل حشرات شده است. اكنون ميليون‌ها هكتار از اين قبيل گياهان در تعدادي از كشورهاي صنعتي و در حال توسعه جهان كشت مي‌شود. واضح است كه اين فناوري با از بين بردن نياز به استفاده از سموم شيميايي، چه خدمتي به حفظ محيط‌زيست و صرفه‌جويي اقتصادي كشاورزان مي‌نمايد كه در بخش قبلي نيز چند مثال ذكر شد.

در دانشگاه ديويس كاليفرنيا، انتقال ژن mi به گوجه‌فرنگي و ابراز آن در برگ‌‌ها موجب مقاومت به نماتد گره‌‌زاي ريشه (Root knot) و شته مي‌‌شود، ولي اين ژن در درجه حرارت‌‌هاي بالاتر در مناطق گرمسيري غيرفعال مي‌‌شود و نياز به مطالعات بيشتر دارد.

نتقال ژن Bt به باكتري خاكزي سودوموناس فلوئورسنس (Pseudomonas fluorescence) كه با ريشه غلات و سويا همزيست مي‌‌باشد و اضافه‌كردن اين باكتري به خاك مي‌‌تواند خسارت كرم اگروتيس يا شب‌پره زمستاني (Agrotis ipsilon or Black cutworm) در غلات را كنترل كند. محققان آمريكايي با انتقال ژن Pin2 به گياه برنج باعث مقاوم شدن آن در برابر حشرات شده‌اند.

انتقال ژن Bt به يك ريزسازواره درونزاد (Endophyte microorganism) كه داخل دستگاه آوندي گياهان زندگي مي‌‌كند و تكثير مي‌‌شود و آغشته‌‌سازي بذور ذرت و برنج با آن‌ها، موجب كنترل كرم ساقه‌‌خوار ذرت و برنج مي‌‌شود. آزمايشات مزرعه‌‌اي نشان داده است كه ريزسازواره در خارج از گياه زنده نمي‌‌ماند و به گياهان تلقيح نشده همجوار نيز منتقل نمي‌‌شود. بنابراين مشكل زيست‌محيطي نخواهد داشت.
 

ارغوان

عضو جدید
برخي كاربردهاي كشت بافت گياهي


در ادامه، برخي از مهمترين كاربردهاي كشت بافت گياهي و فوايد اقتصادي آن‌ها مورد بررسي قرار مي‌گيرد:

1- توليد گياهان دابل‌‌هاپلوئيد

لاين‌‌هاي دابل‌‌هاپلوئيد (Double haploids) از طريق كشت اندام‌‌هاي هاپلوئيد (دانه گرده، بساك، پرچم و غيره) و يا توسط تلاقي‌‌هاي بين‌گونه‌‌اي و بين‌جنسي (روش حذف كروموزومي) توليد مي‌شوند.

اين روش، طول دوره به‌نژادي را از حدود 12-10 سال (در برنامه‌‌هاي به‌نژادي سنتي و كلاسيك) به 7-6 سال كاهش مي‌دهد و لاين‌‌هاي صددرصد خالص (هموزيگوس) ايجاد مي‌نمايد. بنابراين روش دابل‌هاپلوئيدي مي‌‌تواند سريع‌تر از روش‌هاي سنتي، رقم جديد را معرفي نمايد.
توليد رقم‌‌هاي دابل‌‌هاپلوئيد در گندم، جو، برنج، كلزا، ذرت، نيشكر، سويا، انگور و سيب گزارش شده است. در چين رقم‌‌هاي جديد برنج دابل‌‌هاپلوئيد حاصل از كشت دانه گرده و بساك در سطح ميليون‌‌ها هكتار كشت مي‌‌شوند. در فرانسه نيز دو رقم كلزا كه به طور غالب كشت­وكار مي‌‌شوند و يك رقم گندم و همچنين در كانادا دو رقم جو از اين طريق توليد شده‌اند.

در ايران نيز چندين لاين اميدبخش گندم دابل‌هاپلوئيد از طريق روش حذف كروموزومي (تلاقي گندم x ذرت) توليد شده است كه احتمال مي‌‌رود در سال‌هاي آينده به عنوان رقم جديد معرفي شوند.

2- ريزازديادي و تكثير انبوه گياهان

ريزازديادي (Micropropagation) و تكثير سريع و انبوه ژنوتيپ‌‌هاي مطلوب و توليد گياهان يكسان (Clone propagation) عاري از بيماري (به‌خصوص عاري از ويروس‌‌ها) از طريق كشت بافت و اندام‌هاي مختلف گياهي در بسياري از گياهان مهم اقتصادي امكان‌پذير مي‌باشد. به‌عنوان مثال مي‌توان به توليد سريع و انبوه سيب‌زميني، خرما، موز، نخل روغني، توت‌فرنگي، سيب، مارچوبه و نيشكر از گياهان زراعي و باغي؛ اوكاليپتوس و سپيدار، از درختان جنگلي و رز، اركيده، ميخك، داودي، شمعداني، ژربرا، ديفن‌باخيا، دراسنا، بنفشه آفريقايي، آنتوريوم، كوكب، انجيرزينتي (فيكوس)، فيلودندرون و سينگونيوم از گل‌ها و گياهان زينتي اشاره نمود.

اين روش علاوه بر تكثير سريع و توليد گياهان عاري از عوامل بيماريزا، در اكثر گياهان چندساله از جمله خرما و گردو باعث كاهش دوره نونهالي و زودباردهي آن‌ها مي‌شود. همچنين فضاي بسيار كمتري براي تكثير نياز مي‌باشد.

پيرتروم حشره‌كشي طبيعي است كه از گل‌هاي خشك نوعي از گياه داودي (Charanthemum cineraiaepolium) به دست مي‌آيد. كشور كنيا بزرگترين توليدكننده آن‌ مي‌باشد كه تجارت سالانه آن از طريق ريزتكثيري حدود 75 ميليون دلار مي‌باشد.

طي يك دوره هشت­ماهه، از يك غده سيب‌زميني عاري از ويروس حاصل از كشت مريستم انتهايي، تعداد 2 ميليارد غده سالم يكسان در يك مساحت 40 هكتاري بدست آمد. اين سرعت تكثير 100 هزار برابر بيشتر از سرعت توليد مثل جنسي است.

يك نخل روغني توسط كشت يك قطعه از بافت برگ توانست طي يكسال حدود 500 هزار گياه يكسان مقاوم به فيلاريوسيس با توليد روغن 6 تن در هكتار را تامين كند (اين مقدار روغن 30-6 برابر بيشتر از ساير گياهان اصلي توليد كننده روغن مانند آفتابگردان و سويا مي‌باشد). همين روش براي تكثير رقم‌هاي جديد نارگيل نيز به كار مي‌رود. كشت مريستم انتهايي و يا جوانه‌هاي جانبي و توليد و تكثير گياهان عاري از بيماري و ويروس در بيش از 50 نوع گياه شامل سيب‌زميني، توت فرنگي، انگور، ليمو، كاساوا، سيب‌زميني شيرين، موز و غيره امكان‌پذير مي‌باشد.

3- تنوع سوماكلونال

القاي تنوع رويشي يا سوماتيكي (Soamaclonal variation) با هدف ايجاد تنوع جديد و يا انتخاب تنوع موجود و گزينش ژنوتيپ‌هاي مطلوب ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌(مقاومت به تنش‌‌هاي زنده و غيرزنده، كيفيت بهتر و غيره) در درون محيط‌كشت (Invitro selection) انجام مي‌شود.

كشت سلول‌ها و بافت‌هاي گياهي در محيط‌كشت مصنوعي و در شرايط خاص باعث بروز تغييرات ژنتيكي در آن‌ها مي‌شود. بنابراين جهت ايجاد تنوع و انتخاب گياهان واجد صفات تغييريافته و جديد از قبيل گياهان مقاوم به شوري، خشكي، گرما، سرما و مقاومت به آفات و بيماري‌ها و يا بهبود كيفيت مواد غذايي از اين روش‌ها استفاده گرديده است كه در بعضي از زمينه‌ها، رقم‌هاي تجاري نيز توليد شده است. طي دهه اخير نيز اين گونه پژوهش‌ها با شدت بيشتر دنبال مي‌شود. با توجه به وجود اكثر مشكلات فوق در كشور، بكارگيري اين فنون در ايران نيز مي‌تواند پتانسيل اقتصادي قابل توجهي به دنبال داشته باشد.


از ايجاد رقم‌هاي جديد تجاري توسط تنوع سوماكلونال مي‌توان به موارد زير اشاره نمود:


- گوجه‌فرنگي داراي رنگ، طعم و بافت عالي كه مي‌تواند 14-10 روز پس از برداشت (بدون آسيب) نگهداري شود.

- فلفل شيرين با اندازه ريز، بدون دانه، تغيير درجه شيريني و رنگ قرمز تيره از طريق كشت بساك به مرحله تجاري رسيده است.

- رقم‌هاي هويج و كرفس تردتر و شيرين‌تر به بازار عرضه شده است.

- يك رقم برنج ديررس و يك رقم پاكوتاه در ژاپن بدست آمده است.

- لاين‌هاي متحمل به شوري در برنج ايجاد شده است.

- توليد رقم‌هاي تجاري داراي صفات مطلوب در سيب‌زميني، نيشكر، برنج، ذرت، جو، گندم، تنباكو، شبدر، يونجه، كلزا، يولاف و گوجه‌فرنگي نيز از اين روش گزارش شده است.


4- دورگ‌گيري سوماتيكي و امتزاج پروتوپلاست



دورگ‌‌گيري سوماتيكي (Somatic hybridization) و امتزاج پروتوپلاست (Protoplast Fusion) در جنس‌ها و گونه‌هايي انجام مي‌شود كه تلاقي‌پذيري ندارند. اين كار به منظور دستكاري گونه‌‌هاي گياهي و در جهت افزايش تنوع ژنتيك و ايجاد صفات و يا گياهان جديد و توليد سيبريدها (دورگ‌‌هاي سيتوپلاسمي) استفاده مي‌شود. اين فنون با رفع محدويت تلاقي‌‌هاي بين‌گونه‌‌اي و بين‌جنسي از طريق كشت تخمك نارس يا بالغ، گرده‌افشاني در محيط مصنوعي (Invitro Pollination) و يا بكارگيري فنون نجات (يا كشت) جنين (Embryo rescue) مي‌توانند به عنوان مكمل روش‌‌هاي اصلاح سنتي عمل نمايند.

اگرچه به‌نژادگران اميدواري زيادي به اين فنون دارند، ولي تاكنون موفقيت كاربردي چنداني نداشته است. از جمله صفاتي كه در اين روش براي انتقال مورد توجه هستند، مي‌توان تحمل به تنش‌هاي محيطي از قبيل سرما، شوري، خشكي و مقاومت به آفات و بيماري‌ها را نام برد.

ايجاد دورگ‌هاي سوماتيكي به روش امتزاج پروتوپلاست در بيش از 30 گونه و 12 جنس انجام شده است. پوميتو (Pomato) تنها گياه جديدي است كه از طريق امتزاج پروتوپلاست گوجه‌فرنگي و سيب‌زميني توليد شده است ولي هنوز بهره‌برداري كشاورزي ندارد.


5- توليد متابوليت‌‌هاي ثانويه (Secondary metabolites)


گياهان در طول زندگي خود برخي از مواد آلي شيميايي پيچيده توليد مي‌‌كنند كه در رشد و نمو و فعاليت‌‌هاي حياتي گياه نقشي ندارند و به آن‌ها متابوليت‌‌هاي ثانويه گفته مي‌‌شود. مواد معطر، مواد موثره دارويي، فرمون‌‌ها، حشره‌‌كش‌‌ها‌، علف‌‌كش‌‌ها، قارچ‌‌كش‌‌ها‌، هورمون‌‌هاي گياهي و مواد آللوپاتيك (ايجاد كننده انواع مقاومت‌‌ها و يا بازدارنده رشد و نمو) از اين جمله هستند (جدول4). توليد انبوه و سريع اين مواد پيچيده در مقياس زياد از روش‌‌هاي شيميايي آزمايشگاهي، مشكل و يا غيرممكن مي‌‌باشد. از سوي ديگر، به دليل گسترش مصرف مواد دارويي و صنعتي، نياز به مواد جديد با تاثيرات بيشتر از منابع متنوع تجديدشونده شيميايي با عوارض زيست محيطي كمتر و روش‌‌هاي استخراج آسان و اقتصادي ضروري مي‌‌باشد. بيوتكنولوژي و از جمله كشت بافت‌‌هاي گياهي براي توليد آسان و انبوه متابوليت‌‌هاي ثانويه، يك راه‌حل مناسب و ارزان‌‌تر براي اين مشكل مي‌‌باشد.

جدول 4 ميزان توليد برخي از متابوليت‌‌هاي ثانويه را از طريق كاشت گياه كامل و كشت بافت با هم مقايسه مي‌‌كند. همانطور كه مشاهده مي‌‌شود، ميزان توليد از طريق كشت بافت 10-3 برابر بيشتر از كاشت گياه كامل مي‌‌باشد.

قيمت متابوليت‌‌هاي ثانويه نيز بسيار گران مي‌‌باشد، به طوري كه فروش محصولات دارويي مانند شيكونين (Shikonin) يا ديجي‌‌توكسين (Digitoxin) و يا عطرهايي همچون روغن جاسمين (Jasmin) از چند دلار تا چند هزار دلار به ازاي هر كيلو تغيير مي‌‌كند. به عنوان مثال قيمت هر كيلو از داروهاي ضد سرطان مانند وين‌بلاستين (Vinblastin)، وين‌كريستين (Vincristin) و تاگزول (Taxol) به چند هزار دلار مي‌‌رسد. جدول 5 ميزان فروش جهاني برخي از متابوليت‌‌هاي ثانويه را بيان مي‌‌نمايد و هر كدام مبالغ هنگفتي را به خود اختصاص داده‌‌اند.



 

ارغوان

عضو جدید
دید کلی

فناوری نانو ، چنانکه از نام آن برمی‌آید با اجسامی به ابعاد نانومتر سروکار دارد. فناوری نانو در سه سطح قابل بررسی است: مواد ، ابزارها و سیستمها. در حال حاضر در سطح مواد ، پیشرفتهای بیشتری نسبت به دو سطح دیگر حاصل شده است. موادی را که در فناوری نانو بکار می‌روند، نانو ذره نیز می‌نامند. برای آنکه تصوری از ریزی نانو ذره‌ها داشته باشیم بهتر است آن را با ابعاد سلول مقایسه کنیم. اندازه متوسط سلول یوکاریوتی 10 میکرومتر است. اندازه متوسط یک پروتئین 5 نانومتر است که با ابعاد ریزترین جسم ساخت بشر قابل مقایسه است. بنابراین می‌توان با بکارگیری نانو ذره‌ها نوعی مامور مخفی به درون سلول فرستاد و به کمک آن از بعضی رازهای نهفته در سلول پرده برداری کرد.

این ذرات آنقدر ریزند که تداخل عمده‌ای در کار سلول بوجود نمی‌آورند. پیشرفت در زمینه نانو فناوری نیازمند درک وقایع زیستی در سطح نانوهاست. از میان خواص فیزیکی وابسته به اندازه ذرات نانو ، خواص نوری (Optical) و مغناطیسی این ذرات ، بیشترین کاربردهای زیستی را دارند. استفاده از فناوری نانو در علوم زیستی به تولد گرایش جدیدی از این فناوری منجر شده است یعنی نانوبیوتکنولوژی. کاربردهای نانو ذره‌ها در زیست شناسی و پزشکی عبارتند از: نشانگرهای زیستی فلورسنت ، ترابری دارو و ژن ، تشخیص زیستی پاتوژنها ، تشخیص پروتئینها ، جستجو در ساختار DNA ، مهندسی بافت ، تخریب تومور از طریق گرمادهی به آن و بهبود تباین (کنتراست).





رابطه نانوتکنولوژی و بیوتکنولوژی

نانوتکنولوژی مجموعه‌ای است از فناوریهایی که به صورت انفرادی یا باهم در جهت بکارگیری و یا درک بهتر علوم مورد استفاده قرار می‌گیرند. بیوتکنولوژی جزء فناورهای در حال توسعه می‌باشد که با بکارگیری مفهوم نانو به پیشرفتهای بیشتری دست خواهد یافت. نانوبیوتکنولوژی به عنوان یکی از حوزه‌های کلیدی قرن 21 شناخته شده است که امکان تعامل با سیستمهای زنده را در مقیاس مولکولی فراهم می‌آورد. بیوتکنولوژی به نانوتکنولوژی مدل ارائه می‌دهد، در حالی که نانوتکنولوژی با در اختیار گذاشتن ابزار برای بیوتکنولوژی آن را برای رسیدن به اهدافش یاری می‌رساند.

نشانگرهای زیستی

از آنجا که انداه نانو ذرات ، در محدوده اندازه پروتئینهاست، می‌توان از آنها برای نشاندار کردن نمونه‌های زیستی استفاده کرد. برای این کار ، باید نانو ذره بتواند به نمونه زیستی هدف متصل شود و نیز راهی برای دنبال کردن و شناسایی نانو ذره وجود داشته باشد. به منظور ایجاد میان کنش بین نانو و نمونه زیستی ، نانو ذره را با پوشش بیولوژیکی مانند آنتی بادیها ، بیوپلیمرهایی مانند کلاژنها که نانو ذره ها را از نظر زیستی سازگار می‌کند، می‌پوشانند. می‌توان نانو ذره‌ها را فلورسنت کرده یا خواص نوری آنها تغییر داد.

نانو ذره‌ها در مرکز نشانگر زیستی قرار می‌گیرند و بقیه اجزا روی آنها قرار داده می‌شوند و این ساختار غالبا کروی است. کنترل دقیق بر اندازه متوسط ذرات امکان ایجاد کاوشگرهای فلورسنت را که باریکه‌های نوری را در طیف وسیعی از طول موج گسیل می‌دارند، فراهم می‌آورند. این امکان به تهیه نشانگرهای زیستی با رنگهای فراوان و قابل تشخیص ، کمک شایانی می‌کند. ذره مرکزی معمولا توسط چندین تک لایه از موادی که تمایل به واکنش ندارند مثل سیلیکا محافظت می‌شود.







مهندسی بافت Tssue engeering

سطح استخوان از ترکیباتی تشکیل شده است که حدودا 100 نانومتر عرض دارند. اگر سطح یک عضو مصنوعی به استخوان طبیعی پیوند بخورد بدن آن را پس می‌زند. دلیل امر تولید بافت مصنوعی در محل استخوان طبیعی و سطح مصنوعی می‌باشد. استئوبلاستها در بافت پیوندی استخوان وجود دارند و بخصوص در استخوانهای در حال رشد دارای فعالیت چشمگیری هستند. با ایجاد ذراتی در اندازه نانو در سطح مفاصل و استخوانهای مصنوعی احتمال دفع عضو جایگزین به دلیل تحریک سلولهای استئوبلاست کمتر می‌شود. ایجاد این ذرات با ترکیب مواد پلیمری ، سرامیکی و فلزی چندی پیش توسط دانشمندان به اثبات رسید.

مواد مورد استفاده در ترمیم استخوان

تیتانیوم ماده شناخته شده‌ای برای ترمیم استخوان است و به دلیل ترکیبات خاص و وزن زیادش جهت بالا بردن میزان استحکام بطور وسیع در دندانپزشکی و ارتوپدی استفاده می‌شود. ولی متاسفانه به دلیل آنکه بخش چسبنده‌ای که با Apatite (بخش فعال استخوان) پوشیده شده با تیتانیوم سازگار نیست فاقد فعالیت زیستی می‌باشد. استخوان واقعی نانوکامپوزیتی از موادی است که از ترکیب بلورهای هیدروکسید Apatite در ماتریکس آلی بوجود آمده و به حالت منفرد یافت می‌شود. استخوان طبیعی از نظر مکانیکی ، ضخیم و در عین حال دارای الاستیسیته می‌باشد و در نتیجه قابل ترمیم است.

ساخت یک دندان

مکانیسم نانویی دقیقی که منجر به تولید ترکیباتی با خواص مفید شود، همچنان مورد مطالعه و بررسی قرار دارد. اخیرا با استفاده از روش tribology یک دندان مصنوعی به صورت viscoelastic ساخته شده و دارای روکش نانویی می‌باشد. از خواص منحصر به فرد این دندان مصنوعی می‌توان به عایق بودن آن در مقابل خراش و افزایش التیام دندان اشاره کرد.

معالجه سرطان به روش فتودینامیک

معالجه سرطان با استفاده از روش فتودینامیک بر اساس نابودی سلولهای سرطانی بوسیله لیزری است که تولید اکسیژن اتمی می‌کند. به این طریق که اکسیژن اتمی رنگ خاصی را تولید می‌کند و سلولهای سرطانی بیش از سلولهاهای دیگر آن را جذب می‌کنند. در نتیجه فقط سلولهای سرطانی توسط اشعه لیزر نابود می‌شوند. البته یکی از معایب این روش آن است که به دلیل آب گریز بودن مواد رنگی ، این مواد به سمت پوست و چشمها حرکت می‌کند و در صورتی که شخص در معرض نور خورشید قرار گیرد باعث حساسیت در پوست و چشمها می‌شود.

برای این حل مشکل صورتهای آب گریز مولکول رنگها را داخل ذرات نانویی متخلخل مثل ormosil nano partical که دارای منافذی در حدود یک نانومتر می‌باشند قرار می‌دهند که این دارای دو مزیت است اولا از انتقال مواد رنگی به سایر نقاط بدن جلوگیری می‌کنند و ثانیا امکان ورود و خروج آزادانه اکسیژن را مهیا می‌سازد.





کاربردهای اکسید تیتانیوم

اکسید تیتانیوم (Tio2) می تواند به عنوان کاتالیزور نوری عمل نماید. هنگام تابش نور جذب فوتونها با انرژی بالا ، باعث برانگیختگی الکترونها و ایجاد رسانایی در مولکول می‌گردد. شکاف ایجاد شده بین دو جفت الکترون به مشابه یک جریان الکتروپوزیتیو در طول مولکول DNA باعث باز شدن دو رشته DNA از یکدیگر می‌گردد. در واقع تغییرات ایجاد شده بوسیله فوتونهای نور در مولکول Tio2 باعث می‌شود که این مولکول به شکل یک آنزیم آندونوکلئاز عمل نماید. این تواناییها در آینده می‌تواند تغییرات زیادی را در استفاده از داروها و ژن درمانی ایجاد نماید و توانایی پیوند Tio2 با بیومولکولهای مختلف راه را در ژن درمانی هموار خواهد نمود.

یکی از بزرگترین اشکالات دستکاری داخل سلول بوسیله این ریز ابزار این است که این ذرات به اندازه کافی توانایی کنترل ماده ژنتیکی داخل هسته را ندارند. ترکیب مولکول DNA با Tio2 در محیط خارج سلول نشاندهنده این مشکل است. به ازای اتصال Tio2 به هر 60 - 50 جفت باز فقط یک ناحیه ژنی در سلول *****داران تحت پوشش قرار می‌گیرد که دانشمندان امیدوارند این مشکل نیز در آینده نزدیک حل شود. همچنین تحقیقاتی در زمینه استفاده از این ذرات به عنوان جایگزینی در توقف سنتز RNA به عنوان بازدارنده‌های سنتز RNA با مکانیزم ایجاد شکاف در RNA صورت گرفته که می‌تواند در صورت تکمیل شدن، امکان استفاده از این ذرات را در توقف سنتز RNA در سلولهای سرطانی فراهم نماید.

چشم انداز بحث

با توجه به پیشرفت سریع و دامنه گسترده بیوتکنولوژی زمینه‌های بروز انقالاب بیوتکنولوژی عصر جدیدی در علوم مختلف مانند بیولوژی ، پزشکی ، فارماکولوژی و مهندسی ژنتیک فراهم گردیده است. به علاوه حوزه‌های دیگری مانند اقتصاد و سیاست نیز از آن تاثیر بسزایی پذیرفته است. هم اکنون از دیدگاه اخلاق زیستی در این رابطه سوالات مهم و اساسی مطرح شده است که علاوه بر اثرات بسزایی که بر پیشرفتهای علمی و سایر زمینه‌های علوم زیستی دارد، نسلهای آینده بشر را نیز به صورت گسترده‌ای تحت‌الشعاع قرار می‌دهد. در این باره مشارکت مداوم دانشمندان کنجکاو و خردمندی می‌تواند راه گشا بوده و بایستی با در نظر گرفتن این منابع و پیشرفتهای جدید و با امید به حل چنین مشکلات و مسائلی با فائق آمدن بر همه محدودیتها در جهت گسترش این دانش فعالیت نمود.
 

ارغوان

عضو جدید
عنوان : بیوتکنولوژی ساختن دوباره دنيا
كلمات كليدي: biotechnology, sensors, food, Medicine, DNA,battery, plastic, food

كاهش تدريجي در منابع سوخت هاي فسيلي و افزايش آلودگي در سطح جهان،تمدن را براي يافتن شيوه هايي جديد به منظور استفاده از منابع مشابه و سوخت هاي جايگزين هدايت مي كند.منابعي كه نه تنها ترسي از تمام شدنشان وجود نداشته باشد، بلكه آلودگي هاي قبلي را هم نداشته باشد. شكل گيري اين اقدامات به دهه 1950 باز مي گردد.يعني زماني كه زيست شناسان با شناسايي و دستكاري ژن ها،اولين گام ها را براي ورود به قرن بيو تكنولوژي برداشتند.
پس از هزاران سال گداختن،ذوب كردن، پيوند دادن،ساختن و سوزانيدن مواد بي جان به منظور توليد اشياء مفيد،اكنون بشر در پي مجزا نمودن و تركيب كردن،گنجانيدن و پيوند زدن مواد زنده به منظور توليد وسايل رفاهي مقرون به صرفه مي باشد.و در واقع همانطور كه اقدام به توليد پلاستيك نموده ايم ،حال ديگر مواد زنده را توليد مي كنيم.

از نو ساختن دنيا
امروزه صد ها شركت زيست مهندسي جديد به پيشگامان انقلاب بيوتكنولوژي مبدل شده اند. نام هايي همچون "آمگان" ،"ارگانوجنسيس"،"جنزيم"،"كالجين"،"مايكوجن" و" ميرياد" پيشگاماني بودند كه به نظر كارشناسان صنعتي راه را براي دومين انقلاب بزرگ تكنولوژيكي در تاريخ جهان هموار كردند.علاوه بر شركت هاي فوق، هم اينك ده ها شركت چند مليتي مهم بودجه هايي را صرف تحقيقات در زمينه بيوتكنولوژي مي نمايند.از آن جمله ميتوان به شركت هاي "دو پونت"،"آپ جان"،"الي ليلي"و.... اشاره كرد.
تقريبا در هر زمينه اي در علوم زيستي، دستورالعمل هاي توسعه در حال برنامه ريزي و طراحي مي باشند،روند درازمدت تجهيز به ابزار و امكانات لازم شتاب گرفته است،پرسنل جديد به خدمت گرفته شده اند و همه و همه دست به دست هم داده اند تا با سرعتي ديوانه وار تجارت جديد ژنتيك را به نظام اقتصادي حاكم معرفي نمايند و تمدن را براي چشيدن اولين ميوه هاي عصر بيوتكنولوژيك آماده كنند. در حال حاضر 1300 شركت در حوزه بيوتكنولوژي تنها در ايالات متحده وجود دارد كه مجموع درامد آنها در حدود 13 ميليارد دلار براورد مي شود و در مجموع بيش از صد هزار نفر نيز در اين شركت ها به فعاليت مشغولند. چنين توسعه اي تنها در اولين دهه اين انقلاب جديد تكنولوژيكي و اقتصادي رخ داده است و چه بسا احتمال دارد كه اين روند تا قرن ها ادامه يابد. "روبرت اف كرل" شيميدان برنده جايزه نوبل و استاد دانشگاه رايس در جمع بسياري از همكاران خود اعلام كرد كه "اگرچه قرن بيستم،قرن فيزيك و شيمي بود اما پر واضح است كه قرن بعد،قرن "زيست شناسي" خواهد بود."


در اينجا به برخي از اقدامات بيوتكنولوژيكي اشاره مي كنيم:
شركت هاي فعال در حوزه انرژي،آزمايش هايي را بر روي منابعي به عنوان جايگزين زغال،نفت و گاز طبيعي آغاز نموده اند. دانشمندان اميدوارند تا به اصلاح محصولاتي همچون نيشكر كه هم اكنون نيز به منظور توليد سوخت در برخي اتومبيل ها استفاده مي شود بپردازند.انتظار مي رود تا اتانول حاصله از شكر وغلات تا بيش از 25 ذرصد سوخت وسايل موتوري را تا اواسط اينقرن تامين كند. حتي محققين به شيوه هاي پيچيده تري در رابطه با سوخت هاي زيستي روي آورده اند و اميد وارند اين سوخت ها به طور كامل جايگزين سوخت هاي فسيلي شوند. دانشمندان اخيرا به نوعي باكتري به نام E.Coli دست يافته اند كه مي تواند پس مانده محصولات كشاورزي،اضافات باغچه ها،زباله هاي جامد شهري و ضايعات كاغذ را مصرف و به اتانول تبديل كند.


دانشمندان فعال در صنعت شيمي از توليد جايگزيني براي نفت كه سالها به عنوان ماده خام اصلي در توليد پلاستيك استفاده مي شود با منابع تجديد شدني اي توسط ميكرو ارگانيسم ها و گياهان توليد مي گردد، سخن به ميان آورده اند. يك شركت انگليسي به نام "اي سي آي" نژادهايي از نوعي باكتري كه قادر به توليد پلاستيكي مخصوص با ويژگي هايي از جمله ميزان هايي متفاوت در انعطاف پذيري مي باشد،توليد نموده است. اين نوع پلاستيك كه صد در صد در محيط تجزيه پذير است،مي تواند همانند پلاستيك هاي توليد شده از مواد نفتي مورد استفاده قرار گيرد.در سال 1993، دكتر"كريسسومر ويل" مدير بخش زيست شناسي گياهي در موسسه "كارنجي واشنگتن" ژن سازنده پلاستيك را در گياه خردل وارد نمود كه نتيجه آن تبديل گياه به يك كارخانه پلاستيك سازي بود.


همچنين به بيو تكنولوژي به عنوان ابزاري مهم در جهت پاكسازي محيط زيست نگريسته ميشود. "اصلاح زيستي" يا "زيست درماني" در واقع استفاده از موجودات زنده و عمدتا ميكرو ارگانيسم ها به منظور از بين بردن يا بي خطر كردن مواد آلوده كننده خطر ناك و زباله هاي خطر آفرين است. هم اينك، نسل جديدي از موجودات ژنتيكي گسترش يافته اند تا صرفا مواد سمي را به مواد بي خطر مبدل سازند. محققين از يك سري قارچ ها، باكتري ها و جلبك هايي كه تحت فن آوري هاي مهندسي ژنتيك قرار گرفته اند به عنوان "ابزار جديد زيستن" با هدف جذب فلز هاي آلوده كننده و راديو اكتيويته همچون جيوه ،مس، كادميم، اورانيوم و كبالت بهره مي برند. "موسسه تحقيقاتي ژنوم" كه يكي از شركت هاي فعال در حوزه بيو تكنولوژي محسوب مي شود، به نحو موفقيت آميزي از مواد مواد راديو اكتيويته را پاكسازي كند. به واسطه توليد بيش از 200 ميليون تن مواد خطر ناكي كه سالانه تنها در امريكا توليد مي شود و نيز هزينه هاي هنگفت پاكسازي محل هاي تخليه زباله هاي سمي كه تخمين زده مي شود بالغ بر1.7 تريليون دلار خواهد بود،تحليلگران صنعتي متقاعد شده اند تا در قرن بيوتكنولوژي اصلاح زيستي را به عنوان يكي از صنايع در حال رشد برشمارند.


شركت هاي فعال در عرصه جنگل كاري نيز به اين علم جديد روي آورده اند و اميدوارند ژن هايي را بيابند كه با وارد نمودن آنها به درختان سبب رشد سريعتر آنها شوند و نه تنها آنها را در برابر بيماري ها مقاوم تر مي نمايد بلكه در برابر گرما،سرما و خشكسالي نيز مقاوم سازند. دانشمندان اخيرا در موسسه "كالجين" ژني را يافته اند كه شكل گيري سلولز در گياهان را كنترل مي كند. آنها اميدوارند اين آنزيم را تقويت نموده تا سلولز بيشتري در ديواره سلولي درختان پرورش يابد و نتيجه درختان پرورش يابد و در نتيجه درختاني موثر براي برداشت در صنعت توليد خمير كاغذ و كاغذ سازي پرورش دهند.
محققين همچنين با كمك فن آوري كشت بافت ها،موفق به پرورش ليمو و پرتقال شده اند و حتي برخي تحليلگران معتقدند كه تحقق روزي كه آب پرتقال در خم ها توليد شود و ديگر نيازي به ايجاد باغ هاي پرتقال نباشد،خيلي دور از انتظار نخواهد بود!


 

جابر مهدی نیا

عضو جدید
بیوتکنولوژی

بیوتکنولوژی

بيوتكنولوژي‌ چيست‌؟
گستردگي‌و تنوع‌ كاربردهاي‌ بيوتكنولوژي‌، تعريف‌ و توصيف‌ آن را كمي‌ مشكل‌ و نيز متنوع‌ساخته‌ است‌. برخي‌ آن را مترادف‌ ميكروبيولوژي‌ صنعتي‌ و استفاده‌ از ميكروارگانيسم‌ها مي‌دانند و برخي‌ آن را معادل‌ مهندسي‌ ژنتيك‌ تعريف ‌مي‌كنند به‌همين‌ دليل‌ در اينجا مختصراً اشاره‌اي‌ به‌ تعاريف‌ متفاوت‌ ازبيوتكنولوژي‌ مي‌كنيم‌ كه‌ البته‌ داراي‌ وجوه‌ اشتراك‌ زيادي‌ نيز هستند:
• بيوتكنولوژي‌ مجموعه‌اي‌ از متون‌ و روشها است‌ كه‌ براي‌ توليد، تغيير و اصلاح‌فراورده‌ها، به‌نژادي‌ گياهان‌ و جانوران‌ و توليد ميكروارگانيسم‌ها براي‌كاربردهاي‌ ويژه‌، از ارگانيسم‌هاي‌ زنده‌ استفاده‌ مي‌كند.
• كاربرد روشهاي‌ علمي‌ و فني‌ در تبديل‌ بعضي‌ مواد به‌ كمك‌ عوامل‌ بيولوژيك‌(ميكروارگانيسم‌ها، ياخته‌هاي‌ گياهي‌ و جانوري‌ و آنزيم‌ها) براي‌ توليد كالاها وخدمات‌ در كشاورزي‌، صنايع‌ غذائي‌ و دارويي‌ و پزشكي‌
• مجموعه‌اي‌ از فنون‌ و روشها كه‌ در آن‌ از ارگانيسم‌هاي‌ زنده‌ يا قسمتي‌ از آنها در فرايندهاي‌ توليد، تغيير و بهينه‌سازي‌ گياهان‌ و جانوران‌ استفاده‌ مي‌شود.
• كاربرد تكنيكهاي‌ مهندسي‌ ژنتيك‌ در توليد محصولات‌ كشاورزي‌، صنعتي‌، درماني‌ و تشخيص‌ باكيفيت‌ بالاتر و قيمت‌ ارزانتر و محصول‌ بيشتر و كم‌ خطرتر.
• استفاده‌ از سلول‌ زنده‌ يا توانائيهاي‌ سلول‌هاي‌ زنده‌ يا اجزاي‌ آنها و فرآوري‌و انتقال‌ آنها به‌صورت‌ توليد در مقياس‌ انبوه‌
• بهره‌برداري‌ تجاري‌ از ارگانيسم‌ها يا اجزاي‌ آنها
• كاربرد روشهاي‌ مهندسي‌ ژنتيك‌ در توليد يا دستكاري‌ ميكروارگانيسم‌ها و ارگانيسم‌ها
• علم‌ رام‌كردن‌ و استفاده‌ از ميكروارگانيسم‌ها در راستاي‌ منافع‌ انسان‌تعاريف‌ بالا از بيوتكنولوژي‌ هركدام‌ به‌تنهائي‌ توصيف‌ كاملي‌ از بيوتكنولوژي‌نيست‌ ولي‌ با قدر مشترك‌ گرفتن‌ از آنها مي‌توان‌ به‌ تعريف‌ جامعي‌ ازبيوتكنولوژي‌ دست‌ يافت‌.
براستي‌ چرا چنين‌ است‌؟ هرچند كه‌ با مرورزمان‌ دانشمندان‌ به‌ مفاهيم‌ مشتركي‌ در مورد تعريف‌ بيوتكنولوژي‌ نزديك‌ شده‌اند اما چرا هر متخصص‌ و دانشمندي‌ تعريف‌ جداگانه‌اي‌ از بيوتكنولوژي‌ ارائه‌ مي‌دهدكه‌ درجاي‌ خود نيز مي‌تواند صحيح‌ باشد (نه‌ الزاماً جامع‌).
علت‌ اين‌ حقيقت‌ را بايد درماهيت‌ بيوتكنولوژي‌جست‌. بيوتكنولوژي‌ همانند زيست‌ شناسي‌، ژنتيك‌ يا مهندسي‌ بيوشيمي‌ يك‌ علم‌ پايه‌ يا كاربردي‌ نيست‌ كه‌ بتوان‌ محدوده‌ و قلمرو آنرا بسادگي‌ تعريف‌ كرد. بيوتكنولوژي‌ شامل‌ حوزه‌اي‌ مشترك‌ از علوم‌ مختلف‌ است‌ كه‌ در اثر همپوشاني‌ و تلاقي‌ اين‌ علوم‌ با يكديگر به وجود آمده‌ است‌. بيوتكنولوژي‌ معادل‌ زيست‌ شناسي‌ مولكولي‌، مهندسي‌ ژنتيك‌، مهندسي‌ شيمي‌ يا هيچ‌ يك‌ از علوم ‌سنتي‌ و مدرن‌ موجود نيست‌؛ بلكه‌ پيوند ميان‌ اين‌ علوم‌ در جهت‌ تحقق‌ بخشيدن ‌به‌ توليد بهينه‌ يك‌ محصول‌ حياتي‌ (زيستي‌) يا انجام‌ يك‌ فرآيند زيستي‌ به روشهاي‌ نوين‌ و دقيق‌ با كارآئي‌ بسيار بالا مي‌باشد.
بيوتكنولوژي‌ را مي‌توان‌ به‌ درختي‌ تشبيه‌ كرد كه‌ ريشه‌هاي‌ تناور آنرا علومي‌ بعضاً با قدمت‌ زياد مانند زيست‌ شناسي‌ به ويژه ‌زيست‌ شناسي‌ مولكولي‌، ژنتيك‌، ميكروبيولوژي‌، بيوشيمي‌، ايمونولوژي‌، شيمي‌، مهندسي‌ شيمي‌، مهندسي‌ بيوشيمي‌، گياه‌شناسي‌، جانورشناسي‌، داروسازي‌، كامپيوتر و ... تشكيل‌ مي‌دهند ليكن‌ شاخه‌هاي‌ اين‌ درخت‌ كه‌ كم‌ و بيش‌ به‌ تازگي‌ روئيدن‌گرفته‌اند و هرلحظه‌ با رشد خود شاخه‌هاي‌ فرعي‌ بيشتري‌ را به‌وجود مي‌آورند بسيارمتعدد و متنوع‌ بوده‌ كه‌ فهرست‌ كردن‌ كامل‌ آنها در اين‌ نوشته‌ را ناممكن‌مي‌سازد.
تقسيم‌بندي‌ بيوتكنولوژي‌ به‌ شاخه‌هاي‌ مختلف‌نيز برحسب‌ ديدگاه‌ متخصصين‌ و دانشمندان‌ مختلف‌ فرق‌ مي‌كند و در رايجترين ‌تقسيم‌بندي‌ از تلاقي‌ و پيوند علوم‌ مختلف‌ با بيوتكنولوژي‌ استفاده‌ مي‌كنند و نام‌ شاخه‌اي‌ از بيوتكنولوژي‌ را بدين‌ترتيب‌ وضع‌ مي‌كنند. مانند بيوتكنولوژي‌پزشكي‌ كه‌ از تلاقي‌ بيوتكنولوژي‌ با علم‌ پزشكي‌ بوجود آمده‌ است‌ يا بيوتكنولوژي‌ كشاورزي‌ كه‌ كاربرد بيوتكنولوژي‌ در كشاورزي‌ را نشان‌ مي‌دهد. بدين‌ترتيب‌ مي‌توان‌ از بيوتكنولوژي ‌داروئي ‌Pharmaceutical Biotechnology بيوتكنولوژي‌ميكروبيMicrobial Biotechnology، بيوتكنولوژي‌ دريا Marine Biotech، بيوتكنولوژي‌ قضائي‌ يا پزشكي‌ قانوني‌ Forensic Biotech، بيوتكنولوژي‌ محيطي‌ Environmental Biotech، بيوتكنولوژي‌ غذائي‌ food and stuffBiotechnology بيوانفورماتيك‌ Bioinformatics، بيوتكنولوژي‌ صنعتي‌ Industrial، بيوتكنولوژي‌ نفت‌ ...... بيوتكنولوژي‌ تشخيصي‌ و ... نام‌ برد. اين‌ شاخه‌هاي‌ متعدد در عمل‌ همپوشاني‌ها و پيوندهاي‌ متقاطع‌ زيادي‌ دارند و باز بدليل‌ ماهيت‌ همه ‌جانبه‌ بودن‌ بيوتكنولوژي ‌نمي‌توان‌ در اين‌ مورد نيز به‌ طور قطع محدوده‌هائي‌ را براي‌ آن ها تعيين ‌نمود.
گستردگي‌ كاربرد بيوتكنولوژي‌ در قرن‌ بيست‌ ويكم‌ بحدي‌ است‌ كه‌، اقتصاد، بهداشت‌، درمان‌، محيط‌زيست‌، آموزش‌، كشاورزي‌،صنعت‌، تغذيه‌ و ساير جنبه‌هاي‌ زندگي‌ بشر را تحت‌ تأثير شگرف‌ خود قرار خواهد داد. بهمين‌ دليل‌ انديشمندان‌ جهان‌ قرن‌ بيست‌ و يكم‌ را قرن‌ بيوتكنولوژي‌نامگذاري‌ كرده‌اند.


تاريخچه‌بيوتكنولوژي‌ريشه‌ در تاريخ‌ دارد و تكوين‌ آن‌ از سالهاي‌ بسيار دور آغاز شده‌ تابحال‌ ادامه‌يافته‌ است‌.
درتقسيم‌بندي‌ زماني‌ مي‌توان‌ سه‌دوره‌ براي‌ تكامل‌ بيوتكنولوژي‌ قائل‌ شد.

1) دورة‌ تاريخي‌ كه‌ بشر با استفاده‌ ناخودآگاه‌ از فرآيندهاي‌ زيستي‌ به‌ توليدمحصولات‌ تخميري‌ مانند نان‌، مشروبات‌ الكلي‌، لبنيات‌ ترشيجات‌ و سركه‌ و غيره‌مي‌پرداخت‌. در شش‌ هزار سال‌ قبل‌ از ميلاد مسيح‌، سومريان‌ و بابليها از مخمرها در مشروب‌سازي‌ استفاده‌ كردند. مصريها در چهار هزار سال‌ قبل‌ با كمك‌ مخمر و خميرمايه‌ نان‌ مي‌پختند. در اين‌ دوران‌ فرآيندهاي‌ ساده‌ و اوليه‌ بيوتكنولوژي‌ وبويژه‌ تخمير توسط‌ انسان‌ بكار گرفته‌ مي‌شد.
2) دوره‌ اوليه‌ قرن‌ حاضر كه‌ با استفاده‌ آگاهانه‌ از تكنيكهاي‌ تخمير و كشت‌ميكروارگانيسم‌ها در محيط‌هاي‌ مناسب‌ و متعاقباً استفاده‌ از فرمانتورها در توليدآنتي‌بيوتيكها، آنزيمها، اجزاء مواد غذائي‌، مواد شيميائي‌ آلي‌ و ساير تركيبات‌، بشر به‌ گسترش‌ اين‌ علم‌ مبادرت‌ ورزيد. در آن‌ دوره‌ اين‌ بخش‌ از علم‌ نام‌ميكروبيولوژي‌ صنعتي‌ بخود گرفت‌ و هم‌اكنون‌ نيز روند استفاده‌ از اين‌ فرآيندها در زندگي‌ انسان‌ ادامه‌ دارد. ليكن‌ پيش‌بيني‌ مي‌شود به‌ تدريج‌ با استفاده‌ ازتكنيكهاي‌ بيوتكنولوژي‌ نوين‌ بسياري‌ از فرآيندهاي‌ فوق‌ نيز تحت‌ تأثير قرارگرفته‌ و به‌سمت‌ بهبودي‌ و كارآمدي‌ بيشتر تغيير پيدا كنند.
3) دوره‌ نوين‌ بيوتكنولوژي‌ كه‌ با كمك‌ علم‌ ژنتيك‌ درحال‌ ايجاد تحول‌ در زندگي‌بشر است‌. بيوتكنولوژي‌ نوين‌ مدتي‌ است‌ كه‌ روبه‌ توسعه‌ گذاشته‌ و روز بروز وسعت‌ بيشتري‌ به‌ خود مي‌گيرد. اين‌ دوره‌ زماني‌ از سال‌ 1976 با انتقال‌ژنهائي‌ از يك‌ ميكروارگانيسم‌ به‌ ميكروارگانيسم‌ ديگر آغاز شد. تا قبل‌ از آن‌دانشمندان‌ در فرآيندهاي‌ بيوتكنولوژي‌ از خصوصيات‌ طبيعي‌ و ذاتي‌ (ميكرو) ارگانيسم‌ها استفاده‌ مي‌گردند ليكن‌ در اثر پيشرفت‌ در زيست‌شناسي‌ مولكولي‌ وژنتيك‌ و شناخت‌ عميق‌تراجزاء و مكانيسم‌هاي‌ سلولي‌ و مولكولي‌ متخصصين‌علوم‌زيستي ‌توانستند تا به‌ اصلاح‌ و تغيير خصوصيات‌ (ميكرو) ارگانيسم‌ها بپردازندو(ميكرو) ارگانيسم‌هائي‌ باخصوصيات‌ كاملاً جديد بوجود آوردند تا با استفاده‌ ازآنها بتوان‌ تركيبات‌ جديد را بامقادير بسيار بيشتر و كارائي‌ بالاتر توليد نمود.
 

جابر مهدی نیا

عضو جدید
بیوتکنولوژی

بیوتکنولوژی

واژه بيوتكنولوژي (زيست فناوري) نخستين بار در سال 1919 توسط Karl Ereky به مفهوم كاربرد علوم زيستي و اثر متقابل آن ها در فناوري هاي ساخت بشر به كار برده شد (1). به طور كلي هر گونه فعاليت هوشمندانه بشر درخلق، بهبود و عرضه محصـــولات گوناگون با استفاده از موجودات زنده مخصوصاً از طريق دستكاري ژنتيكي آنها در سطـح مولكـولي، در حوزه بيوتكنولوژي قرار مي­گيرد (1).

برخي كاربردهاي سنتي زيست فناوري عبارتند از: اصلاح نباتات و دام، تهيه نان ، ماست و پنير كه سپس توليد انواع آنتي بيوتيك ها، انسولين انساني و اينترفرون را نيز شامل گرديد (2 و 3). در حال حاضر با ظهور فناوري DNA نوتركيب، دستكاري ژن ها و انتقال ژن از يك موجود زنده به ديگري يا به عبارت ديگر مهندسي ژنتيك ، ظرفيت بهره گيري از اين فناوري به نحو فزاينده‌اي افزايش يافته است (4).

كميته ملي زيست­فناوري كشور بيوتكنولوژي را اينگونه تعريف كرده است: بيوتكنولوژي (زيست فناوري) عبارت است از كاربرد علوم مختلف در استفاده مستقيم يا غير مستقيم از موجودات زنده، قسمتي از بدن و يا فرآورده هاي آنها در اشكال طبيعي يا تغيير يافته. به عبارت ديگر، زيست فناوري شامل عضوي از فناوري هاست كه در آن از موجودات زنده و يا اجزاي آنها بهره گرفته مي­شود (5).

اين تعريف، گستره وسيعي از رشته هاي مختلف علوم و فنون را در بر مي گيرد. چنانكه مي­توان زمينه هاي فعاليت زيست فناوري را در بخش هاي كشاورزي، پزشكي ، دام و آبزيان، فراورده­هاي غذايي و داروئي ، صنعت و محيط زيست فراهم نمود. پيشرفت­هاي چشم­گير زيست فناوري در دهه­هاي اخير (به ويژه پس از دستيابي به روش­هاي نوين مهندسي ژنتيك در جداسازي ژن­ها، دستكاري و انتقال آنها از موجودي به موجود ديگر) آن را به عنوان يكي از مهمترين فناوري هاي مولد در حال و آينده معرفي كرده است.

به طور كلي زيست فناوري يكي از محورهاي اساسي توسعه در بسياري از كشورها قلمداد شده و در تنظيم راهكارها و برنامه هاي ملي توجه جدي به آن معطوف گرديده است (5).

در قرن 21 با توجه به افزايش بي رويه جمعيت و نياز به تأمين مواد غذايي، زيست فناوري كشاورزي مورد توجه خاص قرار گرفته است. گياهان زراعي تراريخته پرمحصول و مقاوم گوناگوني مانند ذرت، برنج، سويا، گوجه فرنگي و گندم توليد شده و تكنيك‌هاي نوين زيست فناوري در افزايش توليد شير و گوشت دام موثر واقع شده‌اند.

تأمين سلامت و بهداشت جمعيت بيش از شش ميلياردي ساكنان كره زمين از طريق توليد داروهاي نوتركيب و واكسن ها، دستيابي به روش‌هاي درمان كم هزينه بيماري‌ها، يافتن درمان بيماري‌هاي صعب العلاج و تشخيص سريع‌تر و مؤثرتر بيماري هاي گوناگون از جمله بيماري‌هاي ژنتيكي از وظايف زيست فناوري پزشكي مي­باشد.

رويكرد جديد به محيط زيست در قرن حاضر، در نظر گرفتن آن به عنوان يك جزء‌ از سرمايه ملي كشورها و در نتيجه لزوم حفظ آن با استفـاده از زيست فناوري از مهم ترين دغدغه هاي بشر در قرن حاضر است. حذف مؤثر آلاينده‌هاي محيطي خطرناك از محيط زيست با استفاده از ميكروارگانيسم‌هاي پالايشگر آلودگـي و استـفاده از تكنيك‌هاي حفظ، نگهداري و حراست از ذخاير ژنتيكي كشور از جمله كاربردهاي زيست فناوري در زمينه محيط زيست مي باشد.

كاربردهاي زيست فناوري در صنعت كه منجر به توليد محصولات گوناگون با صرف هزينه و انرژي كمتر، ضايعات‌ اندك و از همه مهمتر با كمترين اثر مخرب بر محيط زيست مي شود، باعث شده كه از اين فناوري به عنوان يكي از پاكترين و در عين حال سودآور‌ترين بخش هاي صنعت ياد شود. زيست فناوري همچنين توليد محصولات نويني را كه قبلاً از روش هاي ديگر امكان توليد آن وجود نداشته يا بسيار سخت و دشوار بوده، ممكن ساخته است.
 

جابر مهدی نیا

عضو جدید
بیوتکنولوژی اصلاح گیاهان دارویی

بیوتکنولوژی اصلاح گیاهان دارویی

با توجه به اهمیت بیوتکنولوژی در داروسازی نوین و اهمیت آموزش آن، گروه بیوتکنولوژی داروئی در سال 1377 با تصویب شورای گسترش دانشگاه­های علوم پزشکی به صورت یک گروه مستقل در دانشکده داروسازی تهران آغاز به کار کرد. در حال حاضر این گروه دارای 3 آزمایشگاه مجهز با امکانات مناسب برای انجام تحقیقات علمی- کاربردی در زمینه های تکنولوژی آنزیمی، تولید پروتئین­های نوترکیب، فرآورده­های اولیه و ثانویه بیوتکنولوژی، تکنولوژی کلونینگ ژن­ها و نانوبیوتکنولوژی؛ و همچنین یک آزمایشگاه آموزشی برای ارائه دروس عملی مربوط به این رشته است. 4 عضو هیئت علمی تمام وقت در زمینه­های آموزشی، پژوهشی و همچنین تولید محصولات بیوتکنولوژی داروئی در این گروه اشتغال دارند که حاصل فعالیت­های آنها در طی سال­های اخیر، اجرای 20 طرح تحقیقاتی مصوب، انتشار70 مقاله علمی در مجلات معتبر خارجی، انتشار30 مقاله در مجلات انگلیسی زبان داخلی، راهنمائی 60 پایان نامه دکترای عمومی و تخصصی و نیز شرکت در 40 کنگره خارجی و داخلی میباشد. کتاب­هایی با عناوین ”بیوتکنولوژی مولکولی“، ”بیوتکنولوژی و کاربردهای آن در داروسازی“ و ”کلون­سازی ژن­ها و آنالیز DNA“ توسط اعضاء هیئت علمی گروه ترجمه شده است. رشته دکتراي تخصصي بيوتکنولوژي دارويي نيز که بالاترين مقطع تحصيلي در اين زمينه مي­باشد و شامل مجموعه­اي هماهنگ از فعاليت­هاي آموزشي، پژوهشي و تحقيقاتي است که به تربيت نيروي انساني کارآمد در مقطع Ph.D. مي­پردازد هم اکنون پنجمین دوره خود را برگزار کرده است.
 

Pooyan24

عضو جدید
بیوتکنولوژی در کشاورزی

بیوتکنولوژی در کشاورزی

بيوتكنولوژي‌ كشاورزي‌
عمده‌ترين‌ كاربردهاي‌ بيوتكنولوژي‌ دركشاورزي‌ را مي‌توان‌ به‌ دسته‌هاي‌ زير تقسيم‌ كرد.
• ايجاد گياهان‌ مقاوم‌ به‌ حشرات‌ و آفتها
• ايجاد گياهان‌ مقاوم به علف‌كشها
• ايجاد گياهان‌ مقاوم‌ به‌ بيماريهاي‌ ويروسي‌ و قارچي‌
• ايجاد گياهان‌ مقاوم‌ به‌ شرايط‌ سخت‌ مانند سرما، گرما و شوري‌
• ايجاد گياهان‌ داراي‌ ارزش‌هاي‌ غذائي‌ ويژه‌
• ايجاد گياهان‌ داراي‌ خاصيت‌ درماني‌ ـ پيشگيري
• ايجاد گياهان‌ داراي‌ خصوصيت‌ متابوليكي‌ تغيير يافته‌ مانند رشد سريع‌ و راندمان‌كشت‌ بالاتر
• ايجاد گياهان‌ و ميوه‌هاي‌ داراي‌ زمان‌ ماندگاري‌ بيشتر
همچنين‌ بايد اضافه‌ كرد:
• ايجاد دامهاي‌ ترانسژنيك‌ كه‌ داراي‌ خصوصيات‌ ويژه‌اي‌ مانند توليد شير زياد ياگوشت‌ كم‌چربي‌ و... هستند.
• ايجاد جانوراني‌ كه‌ بعنوان‌ كارخانه‌ توليد آنتي‌بادي‌ و واكسن‌ و دارو عمل‌ كنند
• ايجاد ماهيها و ساير دامهائي‌ كه‌ با سرعت‌ زياد رشد مي‌كنند

گياهان‌مقاوم‌ به‌ حشرات‌ و آفتها
باتوسعه‌ تكنيكهاي‌ بيوتكنولوژي‌ دانشمندان‌قادرند ژنهائي‌ از يك‌ موجود زنده‌ را به‌ موجود ديگري‌ انتقال‌ دهند. در سال‌ 1990اولين‌ گياه‌ ترانسژنيك‌ در مزرعه‌ واقعي‌ كشت‌ گرديد و در 1993 FDAگياهان‌ و غذاهاي‌ ترانسژنيك‌ را بعنوان‌ مواد اساساً بي‌ضررمعرفي‌ كرد.
هم‌اكنون‌ با استفاده‌ از اين‌ تكنيكها ژن‌هاي‌مربوط‌ به‌ توليد يك‌ پروتئين‌ سمي‌ (بتاتوكسين‌) از باكتري‌ باسيلوس‌ تورانجينسيس‌به‌ گياهان‌ متعددي‌ از قبيل‌ ذرت‌، پنبه‌ و سيب‌زميني‌ و... انتقال‌ يافته‌ است‌ وبدينوسيله‌ اين‌ گياهان‌ به‌ حشراتي‌ كه‌ علاقه‌ به‌ تغذيه‌ از آنها را دارندمقاوم‌ گشته‌اند. چرا كه‌ بمحض‌ استفاده‌ حشرات‌ از اين‌ گياه‌ بدليل‌ نابودي‌دستگاه‌ گوارش‌ آنها از بين‌ خواهند رفت‌. هرساله‌ هزينه‌هاي‌ هنگفتي‌ بابت‌ مبارزه ‌شيميائي‌ با اين‌ آفات‌ صورت‌ مي‌گيرد كه‌ علاوه‌ بر هزينه‌بري‌ زياد آلودگيهاي‌ زيست ‌محيطي‌ فراواني‌ را به‌دنبال‌ دارد. راندمان‌ اين‌ مواد شيميايي‌ نيز بدليل ‌ايجاد مقاومت‌ در حشرات‌ در برابر سموم‌ به مرور پايين‌ آمده‌ است‌ و بهمين‌ خاطرنياز به‌ تعويض‌ مكرر اين‌ آفت‌كش‌ها وجود دارد. هم‌اكنون‌ در آمريكا ذرت‌ و پنبه‌ و سيب‌زميني‌ ترانسژنيك‌ تا ميزان‌ زيادي‌ مورد استقبال‌ واقع‌ شده‌ است‌ بطوريكه‌ تا سال‌ 1998حدود 18% از ذرت‌ و 17% از پنبه‌ و 4% از سيب‌زميني‌ كشت‌ داده‌ شده‌ در آمريكا ازنوع‌ ترانسژنيك‌ بوده‌ است‌ و هم‌اكنون‌ براساس‌ روند رشد موجود برآورد مي‌شود كه‌بيش‌ از 50% غلات‌ كشت‌ داده‌ شده‌ در آمريكا از نوع‌ ترانسژنيك‌ باشند.

گياهان‌مقاوم‌ به‌ بيماريهاي‌ ويروسي‌ و قارچي‌
بيماريهاي‌ ويروسي‌ و قارچي‌ از مهمترين‌بيماريهاي‌ گياهي‌ هستند كه‌ علاوه‌ بر وارد كردن‌ خسارات‌ زياد به‌ محصولات‌كشاورزي‌ مانع‌ كشت‌ آن‌ها در بسياري‌ از شرايط‌ آب‌ و هوائي‌ مي‌شود. با كلون‌ كردن‌ برخي‌ ژنهاي‌ گياهان‌ مقاوم‌ درگياهان‌ حساس‌ مانند ژنهاي‌ كيتنياز و 1 و 3 گلوكاناز كه‌ باعث‌ تخريب‌ ديواره‌ پلي‌ساكاريدي‌ قارچهاي‌ پاتوژن‌ مي‌شوند بيوتكنولوژيستها به‌ گياهاني‌ دست‌يافته‌اند كه‌ مقاوم‌ به‌ قارچهاي‌ پاتوژن‌ مي‌باشند. همچنين‌ با كلون‌ كردن‌ ژنهاي‌ جانوري‌ و انجام‌اقداماتي‌ شبيه‌ واكسيناسيون‌ مي‌توان‌ به‌ گياهان‌ مقاوم‌ به‌ ويروس‌ نيز دست‌يافت‌. روشهاي‌ مبارزه‌ بيولوژيك‌ بسيار متعدد و متنوع‌ بوده‌ و موارد بالا تنها مثالهائي‌ از اين‌ دست‌ مي‌باشند.



گياهان‌مقاوم‌ به‌ علف‌كشها
روشهاي‌ رايج‌ مبارزه‌ با علفهاي‌ هرزبه‌نحوي‌ كه‌ بايد انتخابي‌ نيست‌ و علف‌كشها در موارد زيادي‌ علاوه‌ بر نابودي‌علفها به‌ گياهان‌ زراعي‌ نيز آسيب‌ مي‌زنند. بعنوان‌ مثال‌ Glyphosate كه‌ يك‌ علف‌كش‌ كارآمد ‌است‌ مي‌تواند گياهاني‌ را كه‌ داراي‌ سير متابوليكي‌ Shikamate هستند را نيز نابود كند.بهمين‌ منظور بيوتكنولوژيستها با وارد كردن‌ ژن‌ مقاومت‌ گليفوسيت‌ EPSP سنتتاز به‌ گياهاني‌مانند چغندرقند، سويا، پنبه‌، گوجه‌فرنگي‌ و تنباكو آنها را در برابر علف‌كشها مقاوم‌ كرده‌اند.

گياهان‌تحمل‌ كننده‌ شرايط‌ سخت
ارزش‌ گياهاني‌ كه‌ بتوانند در خاكهاي‌ شور با حرارت‌ بالا، سرماي‌ زياد و... رشد كنند بركسي‌ پوشيده‌ نيست‌. بيش‌ از 13درصد زمينهاي‌ قابل‌ آبياري‌ جهان‌ داراي‌ درصد غيرقابل‌ تحمل‌ نمك‌ در خود هستند. بيوتكنولوژيستها با بررسي‌ گياهاني‌ كه‌ بصورت‌ خودرو در شرايط‌ سخت‌ مانند فشاراسمزي‌ بالا، سرماي‌ زياد، گرمان‌ فراوان‌ و... رشد مي‌كنند به‌ ژنهائي‌ دست‌يافته‌اند كه‌ عامل‌ مقاومت‌ اين‌ گياهان‌ در برابر اين‌ شرايط‌ سخت‌ مي‌باشد. با انتقال‌ اين‌ ژنها گياهان‌ متعددي‌ توليد شده‌اند كه‌ قادرند در خاكهاي‌ نامناسب‌ با املاح‌ زياد رشد كنند. بعنوان‌ مثال‌ با انتقال‌ ژنهاي‌ مسئول‌ انتقال‌يونهاي‌ سديم‌ بداخل‌ گياهاني‌ مانند آرابيدوپسيس‌ سطح‌ تحمل‌ اين‌ گياه‌ تا 200ميلي‌ مولار نمك‌ افزايش‌ پيدا كرده‌ است‌. همچنين‌ با خاموش‌ كردن‌ سيستم‌ بيان‌ ژنهاي ‌سنتز كننده اسيدهاي‌ چرب‌تري‌ ئنوئيك‌ در گياهان‌ بيوتكنولوژيستها توانسته‌اند تا اين‌گياهان‌ را در دماهاي‌ بالاتر از حد معمول‌ رشد دهند.
همچنين‌ با انتقال‌ ژنهاي‌ مسئول‌ توليد نوعي‌پروتئين‌ ضديخ‌ كه‌ در ماهيهاي‌ آب‌هاي‌ قطبي‌ يافت‌ مي‌شود به‌ گياهان‌، باعث‌ ايجاد مقاومت‌ در برابر سرماي‌ زياد در اين‌ گياهان‌ شده‌اند.

گياهاني‌كه‌ داراي‌ ارزش‌ ويژه‌اي‌ هستند
هرمادة‌ با ارزشي‌ كه‌ در درون‌ يك‌ گياه‌ يا هر موجود زنده‌ ديگر ساخته‌ شده‌ و تجمع‌ مي‌يابد بواسطه‌ عملكرد ژنهاي‌ مسئول‌سنتز آن‌ ماده‌ مي‌باشد. بيوتكنولوژيستها با شناسائي‌ اين‌ ژنها و افزايش‌ قدرت‌بيان‌ اين‌ ژنها و يا افزايش‌ تعداد نسخه‌هاي‌ اين‌ ژنها در يك‌ گياه‌ مي‌توانندگياهان‌ و ميوه‌هائي‌ توليد كنند كه‌ داراي‌ ارزشهاي‌ غذائي‌ ويژه‌اي‌ هستند. بهمين‌ سبب ‌اصطلاح‌ جديد NutritionalGenomics وضع‌ شده‌ است‌ كه‌ نشان دهنده كاربرد ژنها در بهبود تغذيه‌ انسان‌ و دام‌ است. بعنوان‌ مثال‌ «برنج‌ طلائي‌» برنجي‌ است‌ كه‌ داراي‌ مقادير بسيار زيادي‌ از ويتامين‌ A مي‌باشد. اين‌ برنج‌مايه‌ اميدي‌ براي‌ نجات‌ هزاران‌ آفريقائي،‌ كه‌ هرساله‌ در اثر كمبود ويتامين‌ A به‌ كوري‌ كامل‌ مبتلا مي‌شوند، شده‌ است‌.
همچنين‌ بدليل‌ پايين‌ بودن‌ ميكرونوترنيت‌ها درعلوفه‌ دامها، انتقال‌ ژنهاي‌ مسئول‌ متراكم‌ ساختن‌ آنها در گياهان‌ علوفه‌اي ‌نقش‌ مؤثري‌ در تغذيه‌ دامها و انسان‌ خواهد داشت‌.

گياهاني‌كه‌ داراي‌ خصوصيت‌ متابوليكي‌ تغيير يافته‌ هستند
افزايش‌ سرعت‌ رشد جمعيت‌ انساني‌ در سالهاي‌اخير بركسي‌ پوشيده‌ نيست‌، ليكن‌ افزايش‌ سرعت‌ توليد محصولات‌ كشاورزي‌ پابه‌پاي ‌آن‌ رشد نكرده‌ است‌. تا سال‌ 2020 نياز به‌ افزايش‌ 40 درصدي‌ در راندمان‌ كشت‌برنج‌ وجود دارد. بيوتكنولوژيستها بدو طريق‌ باعث‌ كاهش‌ فاصله‌ اين‌ دو مقوله‌ ازيكديگر خواهند شد. اول‌ با افزايش‌ راندمان‌ كشت‌ محصولات‌ كشاورزي‌ در هرهكتار و دوم‌ با افزايش‌ سرعت‌ رشد گياهان‌ بعنوان‌ مثال‌ ژنهائي‌ كه‌ مسئول‌ كنترل‌ قد دركوتاه‌ شدن‌ آن‌ در گياهان‌ هستند بطور غيرمستقيم‌ باعث‌ افزايش‌ راندمان‌ محصول‌مي‌شوند. با انتقال‌ اين‌ ژنها در گونه‌هاي‌ فاقد آن‌ باعث‌ افزايش‌ راندمان‌گرديده‌اند. همچنين‌ با انتقال‌ ژنهاي‌ مسئول‌ فتوسنتز درذرت‌ به‌ برنج‌ توانسته‌اند راندمان‌ توليد برنج‌ را تا 35% افزايش‌ دهند. همچنين‌ با دستكاريهاي‌ ژنتيكي‌ در سلولهاي‌درختاني‌ كه‌ از چوب‌ آنها استفاده‌ مي‌گردد باعث‌ افزايش‌ سرعت‌ رشد آن‌ها تا حد قابل‌ توجهي‌ شده‌اند كه‌ اين‌ امر مي‌تواند روند تخريب‌ جنگلها را متوقف‌ سازد.آيا قبول‌ داريد درصورتيكه‌ ميوه‌هائي‌ مانندگوجه‌فرنگي‌ زمان‌ ماندگاري‌ بيشتري‌ داشته‌ باشند چقدر در كاهش‌ ضايعات‌ اين‌ميوه‌ مؤثر خواهد بود. بيوتكنولوژيستها با به‌ تأخير انداختن‌ سرعت‌ رسيدن‌گوجه‌فرنگي‌ به‌ اين‌ امر دسترسي‌ پيدا كرده‌اند.

گياهاني‌كه‌ داراي‌ خاصيت‌ درماني‌ يا پيشگيري‌ هستند
بيوتكنولوژيستها با انتقال‌ ژنهاي‌ مسئول سنتز پروتئينهاي‌ مختلف‌ ميكروبي‌ و انساني‌ به‌ گياهان‌ و توليد اين‌ پروتئينها درگياهان‌ دست‌ به‌ ابتكارات‌ مؤثري‌ زده‌اند. بعنوان‌ مثال‌ توليد واكسنهاي‌ مختلف‌در گياهان‌ و ايجاد ميوه‌هائي‌ كه‌ داراي‌ خاصيت‌ واكسيناسيون‌ هستند. و يا امكان‌توليد پروتئينهائي‌ مثل‌ انسولين‌ در گياهان‌ كه‌ در آيندة‌ بسيار نزديك‌ به‌ تحقق‌خواهد پيوست‌ باعث‌ انقلابي‌ در اين‌ زمينه‌ خواهد شد. همچنين‌ گياهان‌ بعنوان‌ ارگانيسم‌هاي‌ كانديدبراي‌ توليد پروتئينهائي‌ مانند آنتي‌باديها و آنزيمها و... در مقياس‌ بسيار بالادر نظر گرفته‌ شده‌اند و عملاً كارآئي‌ خود را در اين‌ زمينه‌ نشان‌ داده‌اند.


حيوانات ترانسژنيك
امروزه‌ بدليل‌ رشد روزافزون‌ جمعيت‌ نياز به‌ مواد غذائي‌ اهميت‌ بيشتري‌ پيدا كرده‌ است‌ و اين‌ اهميت‌ هنگامي‌ بيشترمي‌شود كه‌ موضوع‌ كيفيت‌ نيز در كنار آن‌ مطرح‌ شود. بيوتكنولوژيستها بادستكاري‌هاي‌ بدون‌ ضرر در ژنهاي‌ حيواناتي‌ مانند گوسفند و گاو و ماهي‌ باعث‌ رشدسريع‌ آنها مي‌شوند. همچنين‌ با دستكاريهاي‌ ژنتيكي‌ مي‌توان‌ به‌ گوشت‌ كم‌چربي‌ وترد دست‌ يافت‌ كه‌ ارزش‌ غذائي‌ و سلامت‌ بخش‌ آن‌ بسيار بالا باشد.
با انتقال‌ ژنهاي‌ مختلف‌ به‌ اين‌ جانوران‌ مي‌توان‌ آنها را ‌ از مواد خاصي‌ غني كرد. اخيراً دانشمندان‌ ژاپني‌ با انتقال‌ برخي‌ از ژنهاي‌ گياه‌ اسفناج‌ به‌ خوك‌ موجب‌توليد گوشتي‌ شده‌اند كه‌ داراي‌ برخي‌ خواص‌ اسفناج‌ نيز مي‌باشد. گاوهاي‌ شيري‌ترانسژنيك‌ مي‌توانند بعنوان‌ كارخانه‌هاي‌ توليد پروتئينها و واكسنها وآنتي‌باديها عمل‌ كنند. هم‌اكنون‌ اين‌ روش‌ بصورت‌ كاربردي‌ در توليد بسياري‌ ازپروتئين‌ها بكار مي‌رود. بعنوان‌ مثال‌ گاو ترانسژنيك‌ حامل‌ ژن‌لاكتوفرين‌ انسان‌ كه‌ يك‌ پروتئين‌، حاوي‌ آهن‌ و ضروري‌ براي‌ رشد نوزادان‌ است‌ مي‌تواند باتوليد شير نزديك‌ به‌ شير انسان‌ نيازهاي‌ نوزادان‌ انسان‌ را تاحدزيادي‌ برآورده‌ كند. يا‌ بزهاي‌ ترانسژنيك‌ مي‌توانند در هر ليتر شير بيش‌ از چهارگرم ‌آنتي‌بادي‌ مونوكلونال‌ توليد كنند كه‌ ارزش‌ آن‌ بسيار بالا مي‌باشد. بدين‌ نحو باجايگزيني‌ تنها 10 بز ترانسژنيك‌ بجاي‌ يك‌ كارخانه‌ بزرگ‌ مدرن‌ مي‌توان‌ به‌ يك‌روش‌ كاملاً اقتصادي‌ دست‌ يافت‌. بادستكاري‌ ژنهاي‌ توليد هورمون‌ رشد در ماهيها و افزايش‌ توليد اين‌ هورمون‌ بصورت‌طبيعي‌ به‌ ماهيهائي‌ دست‌ يافته‌اند كه‌ داراي‌ سرعت‌ رشد بسيار بيشتري‌ از گونه ‌مشابه‌ خود هستند.
 

نسیبه1

عضو جدید
سلام
متاسفانه چقدر اطلاعات راجع به بیوتکنولوژی تو این سایت پراکنده است.


یکی از کاربرد های بیو تکنولوژی که به اون اشاره شده : ايجاد گياهان‌ و ميوه‌هاي‌ داراي‌ زمان‌ ماندگاري‌ بيشتر
Gene silencing
[FONT=&quot]تکنیک خاموش کردن ژن: از تکنولوژی خاموش سازی ژن برای بهبود خیلی از صفات استفاده شده است که معروف ترین کاربرد این تکنیک در گوجه فرنگی است.[/FONT]​
[FONT=&quot]گوجه فرنگی جز میوه های کلیماتریک محسوب می شود (میوه هایی که در هنگام بلوغ به شدت بافتشان از بین میرود) در زمان رسیدگی گوجه فرنگی آنزیمی به نام پلی گالاکتوروناز تولید میشود .پلی گالاکتورونیک که یک ماکرو ملکول مستحکم است و در جداره دیواره سلول حضور دارد، توسط آنزیم پلی گالاکتوروناز تجزیه میشود و به ملکول های کوچک تر تبدیل میشود. این مسئله باعث می شود مواد سلولی خارج شده و موجب له شدگی بافت میوه شود.همزمان با تغییر رنگ میوه این آنزیم به مقدار زیاد در گیاه تولید میشود با خاموش کردن ژن تولید کننده این آنزیم از طریق پیوند RNA-RNAمیتوان shelf lifeگوجه فرنگی را از چند روز به چند ماه افزایش داد.[/FONT]​
[FONT=&quot]واقعا زیباست. :love:[/FONT]​
[FONT=&quot]امیدوارم مفید واقع بشه.[/FONT]
 

"Amir masoud"

کاربر حرفه ای
کاربر ممتاز
..:: کاربرد بیوتکنولوژی در کشاورزی ::..

..:: کاربرد بیوتکنولوژی در کشاورزی ::..

عمده‌ترين‌ كاربردهاي‌ بيوتكنولوژي‌ دركشاورزي‌ را مي‌توان‌ به‌ دسته‌هاي‌ زير تقسيم‌ كرد:


• ايجاد گياهان‌ مقاوم‌ به‌ حشرات‌ و آفتها

• ايجاد گياهان‌ مقاوم به علف‌كشها
• ايجاد گياهان‌ مقاوم‌ به‌ بيماريهاي‌ ويروسي‌ و قارچي‌
• ايجاد گياهان‌ مقاوم‌ به‌ شرايط‌ سخت‌ مانند سرما، گرما و شوري‌
• ايجاد گياهان‌ داراي‌ ارزش‌هاي‌ غذائي‌ ويژه‌
• ايجاد گياهان‌ داراي‌ خاصيت‌ درماني‌ ـ پيشگيري
• ايجاد گياهان‌ داراي‌ خصوصيت‌ متابوليكي‌ تغيير يافته‌ مانند رشد سريع‌ و راندمان‌كشت‌ بالاتر
• ايجاد گياهان‌ و ميوه‌هاي‌ داراي‌ زمان‌ ماندگاري‌ بيشتر
همچنين‌ بايد اضافه‌ كرد:
• ايجاد دامهاي‌ ترانسژنيك‌ كه‌ داراي‌ خصوصيات‌ ويژه‌اي‌ مانند توليد شير زياد ياگوشت‌ كم‌چربي‌ و... هستند.
• ايجاد جانوراني‌ كه‌ بعنوان‌ كارخانه‌ توليد آنتي‌بادي‌ و واكسن‌ و دارو عمل‌ كنند
• ايجاد ماهيها و ساير دامهائي‌ كه‌ با سرعت‌ زياد رشد مي‌كنند
 

"Amir masoud"

کاربر حرفه ای
کاربر ممتاز
گياهان‌مقاوم‌ به‌ حشرات‌ و آفتها:


باتوسعه‌ تكنيكهاي‌ بيوتكنولوژي‌ دانشمندان‌قادرند ژنهائي‌ از يك‌ موجود زنده‌ را به‌ موجود ديگري‌ انتقال‌ دهند. در سال‌ 1990اولين‌ گياه‌ ترانسژنيك‌ در مزرعه‌ واقعي‌ كشت‌ گرديد و در 1993 fdaگياهان‌ و غذاهاي‌ ترانسژنيك‌ را بعنوان‌ مواد اساساً بي‌ضررمعرفي‌ كرد.
هم‌اكنون‌ با استفاده‌ از اين‌ تكنيكها ژن‌هاي‌مربوط‌ به‌ توليد يك‌ پروتئين‌ سمي‌ (بتاتوكسين‌) از باكتري‌ باسيلوس‌ تورانجينسيس‌به‌ گياهان‌ متعددي‌ از قبيل‌ ذرت‌، پنبه‌ و سيب‌زميني‌ و... انتقال‌ يافته‌ است‌ وبدينوسيله‌ اين‌ گياهان‌ به‌ حشراتي‌ كه‌ علاقه‌ به‌ تغذيه‌ از آنها را دارندمقاوم‌ گشته‌اند. چرا كه‌ بمحض‌ استفاده‌ حشرات‌ از اين‌ گياه‌ بدليل‌ نابودي‌دستگاه‌ گوارش‌ آنها از بين‌ خواهند رفت‌. هرساله‌ هزينه‌هاي‌ هنگفتي‌ بابت‌ مبارزه ‌شيميائي‌ با اين‌ آفات‌ صورت‌ مي‌گيرد كه‌ علاوه‌ بر هزينه‌بري‌ زياد آلودگيهاي‌ زيست ‌محيطي‌ فراواني‌ را به‌دنبال‌ دارد. راندمان‌ اين‌ مواد شيميايي‌ نيز بدليل ‌ايجاد مقاومت‌ در حشرات‌ در برابر سموم‌ به مرور پايين‌ آمده‌ است‌ و بهمين‌ خاطرنياز به‌ تعويض‌ مكرر اين‌ آفت‌كش‌ها وجود دارد. هم‌اكنون‌ در آمريكا ذرت‌ و پنبه‌ و سيب‌زميني‌ ترانسژنيك‌ تا ميزان‌ زيادي‌ مورد استقبال‌ واقع‌ شده‌ است‌ بطوريكه‌ تا سال‌ 1998حدود 18% از ذرت‌ و 17% از پنبه‌ و 4% از سيب‌زميني‌ كشت‌ داده‌ شده‌ در آمريكا ازنوع‌ ترانسژنيك‌ بوده‌ است‌ و هم‌اكنون‌ براساس‌ روند رشد موجود برآورد مي‌شود كه‌بيش‌ از 50% غلات‌ كشت‌ داده‌ شده‌ در آمريكا از نوع‌ ترانسژنيك‌ باشند.
 

"Amir masoud"

کاربر حرفه ای
کاربر ممتاز
گياهان‌مقاوم‌ به‌ بيماريهاي‌ ويروسي‌ و قارچي‌:


بيماريهاي‌ ويروسي‌ و قارچي‌ از مهمترين‌بيماريهاي‌ گياهي‌ هستند كه‌ علاوه‌ بر وارد كردن‌ خسارات‌ زياد به‌ محصولات‌كشاورزي‌ مانع‌ كشت‌ آن‌ها در بسياري‌ از شرايط‌ آب‌ و هوائي‌ مي‌شود. با كلون‌ كردن‌ برخي‌ ژنهاي‌ گياهان‌ مقاوم‌ درگياهان‌ حساس‌ مانند ژنهاي‌ كيتنياز و 1 و 3 گلوكاناز كه‌ باعث‌ تخريب‌ ديواره‌ پلي‌ساكاريدي‌ قارچهاي‌ پاتوژن‌ مي‌شوند بيوتكنولوژيستها به‌ گياهاني‌ دست‌يافته‌اند كه‌ مقاوم‌ به‌ قارچهاي‌ پاتوژن‌ مي‌باشند. همچنين‌ با كلون‌ كردن‌ ژنهاي‌ جانوري‌ و انجام‌اقداماتي‌ شبيه‌ واكسيناسيون‌ مي‌توان‌ به‌ گياهان‌ مقاوم‌ به‌ ويروس‌ نيز دست‌يافت‌. روشهاي‌ مبارزه‌ بيولوژيك‌ بسيار متعدد و متنوع‌ بوده‌ و موارد بالا تنها مثالهائي‌ از اين‌ دست‌ مي‌باشند.
 

"Amir masoud"

کاربر حرفه ای
کاربر ممتاز
گياهان‌مقاوم‌ به‌ علف‌كشها:


روشهاي‌ رايج‌ مبارزه‌ با علفهاي‌ هرزبه‌نحوي‌ كه‌ بايد انتخابي‌ نيست‌ و علف‌كشها در موارد زيادي‌ علاوه‌ بر نابودي‌علفها به‌ گياهان‌ زراعي‌ نيز آسيب‌ مي‌زنند. بعنوان‌ مثال‌ Glyphosate كه‌ يك‌ علف‌كش‌ كارآمد ‌است‌ مي‌تواند گياهاني‌ را كه‌ داراي‌ سير متابوليكي‌ Shikamate هستند را نيز نابود كند.بهمين‌ منظور بيوتكنولوژيستها با وارد كردن‌ ژن‌ مقاومت‌ گليفوسيت‌ EPSP سنتتاز به‌ گياهاني‌مانند چغندرقند، سويا، پنبه‌، گوجه‌فرنگي‌ و تنباكو آنها را در برابر علف‌كشها مقاوم‌ كرده‌اند.
 

"Amir masoud"

کاربر حرفه ای
کاربر ممتاز
گياهان‌تحمل‌ كننده‌ شرايط‌ سخت:


ارزش‌ گياهاني‌ كه‌ بتوانند در خاكهاي‌ شور با حرارت‌ بالا، سرماي‌ زياد و... رشد كنند بركسي‌ پوشيده‌ نيست‌. بيش‌ از 13درصد زمينهاي‌ قابل‌ آبياري‌ جهان‌ داراي‌ درصد غيرقابل‌ تحمل‌ نمك‌ در خود هستند. بيوتكنولوژيستها با بررسي‌ گياهاني‌ كه‌ بصورت‌ خودرو در شرايط‌ سخت‌ مانند فشاراسمزي‌ بالا، سرماي‌ زياد، گرمان‌ فراوان‌ و... رشد مي‌كنند به‌ ژنهائي‌ دست‌يافته‌اند كه‌ عامل‌ مقاومت‌ اين‌ گياهان‌ در برابر اين‌ شرايط‌ سخت‌ مي‌باشد. با انتقال‌ اين‌ ژنها گياهان‌ متعددي‌ توليد شده‌اند كه‌ قادرند در خاكهاي‌ نامناسب‌ با املاح‌ زياد رشد كنند. بعنوان‌ مثال‌ با انتقال‌ ژنهاي‌ مسئول‌ انتقال‌يونهاي‌ سديم‌ بداخل‌ گياهاني‌ مانند آرابيدوپسيس‌ سطح‌ تحمل‌ اين‌ گياه‌ تا 200ميلي‌ مولار نمك‌ افزايش‌ پيدا كرده‌ است‌. همچنين‌ با خاموش‌ كردن‌ سيستم‌ بيان‌ ژنهاي ‌سنتز كننده اسيدهاي‌ چرب‌تري‌ ئنوئيك‌ در گياهان‌ بيوتكنولوژيستها توانسته‌اند تا اين‌گياهان‌ را در دماهاي‌ بالاتر از حد معمول‌ رشد دهند.
همچنين‌ با انتقال‌ ژنهاي‌ مسئول‌ توليد نوعي‌پروتئين‌ ضديخ‌ كه‌ در ماهيهاي‌ آب‌هاي‌ قطبي‌ يافت‌ مي‌شود به‌ گياهان‌، باعث‌ ايجاد مقاومت‌ در برابر سرماي‌ زياد در اين‌ گياهان‌ شده‌اند.
 

"Amir masoud"

کاربر حرفه ای
کاربر ممتاز
گياهاني‌كه‌ داراي‌ ارزش‌ ويژه‌اي‌ هستند:


هرمادة‌ با ارزشي‌ كه‌ در درون‌ يك‌ گياه‌ يا هر موجود زنده‌ ديگر ساخته‌ شده‌ و تجمع‌ مي‌يابد بواسطه‌ عملكرد ژنهاي‌ مسئول‌سنتز آن‌ ماده‌ مي‌باشد. بيوتكنولوژيستها با شناسائي‌ اين‌ ژنها و افزايش‌ قدرت‌بيان‌ اين‌ ژنها و يا افزايش‌ تعداد نسخه‌هاي‌ اين‌ ژنها در يك‌ گياه‌ مي‌توانندگياهان‌ و ميوه‌هائي‌ توليد كنند كه‌ داراي‌ ارزشهاي‌ غذائي‌ ويژه‌اي‌ هستند. بهمين‌ سبب ‌اصطلاح‌ جديد Nutritional Genomics وضع‌ شده‌ است‌ كه‌ نشان دهنده كاربرد ژنها در بهبود تغذيه‌ انسان‌ و دام‌ است. بعنوان‌ مثال‌ «برنج‌ طلائي‌» برنجي‌ است‌ كه‌ داراي‌ مقادير بسيار زيادي‌ از ويتامين‌ A مي‌باشد. اين‌ برنج‌مايه‌ اميدي‌ براي‌ نجات‌ هزاران‌ آفريقائي،‌ كه‌ هرساله‌ در اثر كمبود ويتامين‌ A به‌ كوري‌ كامل‌ مبتلا مي‌شوند، شده‌ است‌.
همچنين‌ بدليل‌ پايين‌ بودن‌ ميكرونوترنيت‌ها درعلوفه‌ دامها، انتقال‌ ژنهاي‌ مسئول‌ متراكم‌ ساختن‌ آنها در گياهان‌ علوفه‌اي ‌نقش‌ مؤثري‌ در تغذيه‌ دامها و انسان‌ خواهد داشت‌.
 

"Amir masoud"

کاربر حرفه ای
کاربر ممتاز

گياهاني‌كه‌ داراي‌ خصوصيت‌ متابوليكي‌ تغيير يافته‌ هستند:


افزايش‌ سرعت‌ رشد جمعيت‌ انساني‌ در سالهاي‌اخير بركسي‌ پوشيده‌ نيست‌، ليكن‌ افزايش‌ سرعت‌ توليد محصولات‌ كشاورزي‌ پابه‌پاي ‌آن‌ رشد نكرده‌ است‌. تا سال‌ 2020 نياز به‌ افزايش‌ 40 درصدي‌ در راندمان‌ كشت‌برنج‌ وجود دارد. بيوتكنولوژيستها بدو طريق‌ باعث‌ كاهش‌ فاصله‌ اين‌ دو مقوله‌ ازيكديگر خواهند شد. اول‌ با افزايش‌ راندمان‌ كشت‌ محصولات‌ كشاورزي‌ در هرهكتار و دوم‌ با افزايش‌ سرعت‌ رشد گياهان‌ بعنوان‌ مثال‌ ژنهائي‌ كه‌ مسئول‌ كنترل‌ قد دركوتاه‌ شدن‌ آن‌ در گياهان‌ هستند بطور غيرمستقيم‌ باعث‌ افزايش‌ راندمان‌ محصول‌مي‌شوند. با انتقال‌ اين‌ ژنها در گونه‌هاي‌ فاقد آن‌ باعث‌ افزايش‌ راندمان‌گرديده‌اند. همچنين‌ با انتقال‌ ژنهاي‌ مسئول‌ فتوسنتز درذرت‌ به‌ برنج‌ توانسته‌اند راندمان‌ توليد برنج‌ را تا 35% افزايش‌ دهند. همچنين‌ با دستكاريهاي‌ ژنتيكي‌ در سلولهاي‌درختاني‌ كه‌ از چوب‌ آنها استفاده‌ مي‌گردد باعث‌ افزايش‌ سرعت‌ رشد آن‌ها تا حد قابل‌ توجهي‌ شده‌اند كه‌ اين‌ امر مي‌تواند روند تخريب‌ جنگلها را متوقف‌ سازد.آيا قبول‌ داريد درصورتيكه‌ ميوه‌هائي‌ مانندگوجه‌فرنگي‌ زمان‌ ماندگاري‌ بيشتري‌ داشته‌ باشند چقدر در كاهش‌ ضايعات‌ اين‌ميوه‌ مؤثر خواهد بود. بيوتكنولوژيستها با به‌ تأخير انداختن‌ سرعت‌ رسيدن‌گوجه‌فرنگي‌ به‌ اين‌ امر دسترسي‌ پيدا كرده‌اند.
 

"Amir masoud"

کاربر حرفه ای
کاربر ممتاز
گياهاني‌كه‌ داراي‌ خاصيت‌ درماني‌ يا پيشگيري‌ هستند:


بيوتكنولوژيستها با انتقال‌ ژنهاي‌ مسئول سنتز پروتئينهاي‌ مختلف‌ ميكروبي‌ و انساني‌ به‌ گياهان‌ و توليد اين‌ پروتئينها درگياهان‌ دست‌ به‌ ابتكارات‌ مؤثري‌ زده‌اند. بعنوان‌ مثال‌ توليد واكسنهاي‌ مختلف‌در گياهان‌ و ايجاد ميوه‌هائي‌ كه‌ داراي‌ خاصيت‌ واكسيناسيون‌ هستند. و يا امكان‌توليد پروتئينهائي‌ مثل‌ انسولين‌ در گياهان‌ كه‌ در آيندة‌ بسيار نزديك‌ به‌ تحقق‌خواهد پيوست‌ باعث‌ انقلابي‌ در اين‌ زمينه‌ خواهد شد. همچنين‌ گياهان‌ بعنوان‌ ارگانيسم‌هاي‌ كانديدبراي‌ توليد پروتئينهائي‌ مانند آنتي‌باديها و آنزيمها و... در مقياس‌ بسيار بالادر نظر گرفته‌ شده‌اند و عملاً كارآئي‌ خود را در اين‌ زمينه‌ نشان‌ داده‌اند.
 

"Amir masoud"

کاربر حرفه ای
کاربر ممتاز
حيوانات ترانسژنيك:


امروزه‌ بدليل‌ رشد روزافزون‌ جمعيت‌ نياز به‌ مواد غذائي‌ اهميت‌ بيشتري‌ پيدا كرده‌ است‌ و اين‌ اهميت‌ هنگامي‌ بيشترمي‌شود كه‌ موضوع‌ كيفيت‌ نيز در كنار آن‌ مطرح‌ شود. بيوتكنولوژيستها بادستكاري‌هاي‌ بدون‌ ضرر در ژنهاي‌ حيواناتي‌ مانند گوسفند و گاو و ماهي‌ باعث‌ رشدسريع‌ آنها مي‌شوند. همچنين‌ با دستكاريهاي‌ ژنتيكي‌ مي‌توان‌ به‌ گوشت‌ كم‌چربي‌ وترد دست‌ يافت‌ كه‌ ارزش‌ غذائي‌ و سلامت‌ بخش‌ آن‌ بسيار بالا باشد.
با انتقال‌ ژنهاي‌ مختلف‌ به‌ اين‌ جانوران‌ مي‌توان‌ آنها را ‌ از مواد خاصي‌ غني كرد. اخيراً دانشمندان‌ ژاپني‌ با انتقال‌ برخي‌ از ژنهاي‌ گياه‌ اسفناج‌ به‌ خوك‌ موجب‌توليد گوشتي‌ شده‌اند كه‌ داراي‌ برخي‌ خواص‌ اسفناج‌ نيز مي‌باشد. گاوهاي‌ شيري‌ترانسژنيك‌ مي‌توانند بعنوان‌ كارخانه‌هاي‌ توليد پروتئينها و واكسنها وآنتي‌باديها عمل‌ كنند. هم‌اكنون‌ اين‌ روش‌ بصورت‌ كاربردي‌ در توليد بسياري‌ ازپروتئين‌ها بكار مي‌رود. بعنوان‌ مثال‌ گاو ترانسژنيك‌ حامل‌ ژن‌لاكتوفرين‌ انسان‌ كه‌ يك‌ پروتئين‌، حاوي‌ آهن‌ و ضروري‌ براي‌ رشد نوزادان‌ است‌ مي‌تواند باتوليد شير نزديك‌ به‌ شير انسان‌ نيازهاي‌ نوزادان‌ انسان‌ را تاحدزيادي‌ برآورده‌ كند. يا‌ بزهاي‌ ترانسژنيك‌ مي‌توانند در هر ليتر شير بيش‌ از چهارگرم ‌آنتي‌بادي‌ مونوكلونال‌ توليد كنند كه‌ ارزش‌ آن‌ بسيار بالا مي‌باشد. بدين‌ نحو باجايگزيني‌ تنها 10 بز ترانسژنيك‌ بجاي‌ يك‌ كارخانه‌ بزرگ‌ مدرن‌ مي‌توان‌ به‌ يك‌روش‌ كاملاً اقتصادي‌ دست‌ يافت‌. بادستكاري‌ ژنهاي‌ توليد هورمون‌ رشد در ماهيها و افزايش‌ توليد اين‌ هورمون‌ بصورت‌طبيعي‌ به‌ ماهيهائي‌ دست‌ يافته‌اند كه‌ داراي‌ سرعت‌ رشد بسيار بيشتري‌ از گونه ‌مشابه‌ خود هستند.

منبع: گروه بیوتکنولوژی پزشکی دانشگاه تهران
 

masood98

عضو جدید
بیوتکنولوژِی کشاورزی چیست؟

بیوتکنولوژِی کشاورزی چیست؟

قریب ۱۰۰۰۰ سال کشاورزان حیوانات وگیاهان وحشی را از طریق انتخاب و اصلاح ویژگیهای مورد نظر ارتقاو توسعه داده اند.این اصلاح به گیاهان وحیوانات اهلی وخانگی منتج شده است که عموما در محصولات کشاورزی وچهارپایان به کار برده می شد.در قرن بیستم همانند ویژگیها وخصوصیات منتخب اصلاح کنندگان برای افزایش محصول ومقاومت آنها به بیماری وآفت وخشکی وبهبود طعم ومزه آنها هم پیچیده تر شد.این خصوصیات که از طریق ژن از یک نسل به نسل دیگر انتقال می یابد از DNA ساخته شده اند.همه مواد موجود شامل میوجات ـسبزی جات وگوشتی که ما می خوریمحاوی ژن هایی هستند که چگونگی عملکرد را به سلول ارایه می دهند.اخیرا دانشمندان به این علم دست یافته اند تا شناسایی وکار با ژن های DNA در بردارنده این خصوصیات را آغاز نمایند.
-بیوتکنولوژی کشاورزی چیست؟
بیوتکنولوژی کشاورزی مجموعه ای از تکنیک های علمی کاربردی در توسعه وپیشرفت گیاهان وحیوانات ومیکروارگانیسم هاست .برپایه شناخت DNAدانشمندان راه حلهایی را جهت پیشرفت در تولیدات کشاورزی ارایه دادند.با توانایی در شناخت ژن های موثر بر محصولات خاص ونیز توانایی به کار گیری بسیا ردقیق این چنین خصوصیات ,بیوتکنولوژی توانایی اصلاح گران را در ایجاد محصولات و حیوانات خاص ارتقا میدهد.بیوتکنولوژی پیشرفت هایی را ارایه میدهد که امکان آن با روش های قدیمی برای گونه مربوطه وجود ندارد .
-چگونگی بکارگیری بیوتکنولوژی کشاورزی
مهندسی ژنتیک:دانشمندان به دانش چگونگی انتقال ژن ها از یک ارگانیسم به ارگانیسم دیگر دست یافتند.این دانش را اصلاح ژنتیکی (GM),مهندسی ژنتیک (GE)ویا پیشرفت وتوسعه ژنتیکی می نامند.صرف نظر از نام آن این فرایند امکان انتقال خصوصیات مفید وکارآمد (همانند مقاومت در برابر بیماری )را با تزریق ژن (DNA)از یک ارگانیسم به گیاه, حیوان ویا میکرو ارگانیسم می دهد.در حقیقت تا به امروز همه محصولات ارتقا یافته از طریق انتقالDNA(اغلب معروف به محصولات GMویا GMO)جهت مساعدت کشاورزان در افزایش بهره وری از طریق کاهش خطرات وصدمات محصول از علف های هرز ,بیماری هاوحشرات ارایه شده است.
مارکر های مولکولی:در اصلاح نباتات به شیوه قدیمی الزام انتخاب جداگانه گیاهان ویا حیوانات مبنایی برای مشاهده صفات ویا اندازگیری آنها میباشد.با برسیDNAیک ارگانیسم ,دانشمندان قادر به کاربرد مارکرهای مولکولی در انتخاب گیاهان ویا حیواناتی اند که حتی در نبود خصوصیت قابل رویت ,دارای ژن مطلوب هستند.بنابراین اصلاح نباتات بسیار دقیق وکارآمد ومفید می باشد.به طور مثال ,موسه بین المللی کشاورزی حاره ای از مارکر های مولکولی در دست یابی به مقاوم سازی لوبیا چشم بلبلی در برابر نوعی سوسک بهنام بروچیدBruchid)وسیب زمینی شیرین مغز سفید در برابر بیماری وکاساوا در برابر بیماری موزاییکی کاساوا در میان دیگر محصولات استفاده نمودند.مارکر های مولکولی در شناسایی ژن های نامطلوبی که امکان نابودی آنها در نسل های آینده پیش بینی می شود نیز به کار می روند.
تشخیص مولکولی:تشخیص مولکولی روشی برای شناسایی ژن ها ویا تولیدات ژنی بسار دقیق وخاص می باشد.این روش در کشاورزی جهت تشخیص بسیار دقیق بیماری های محصولات کشاورزی وحیوانات بویژه چهار پایان به کار می رود.
واکسن ها:واکسن های بر گرفته از بیوتکنولوژی برای انسان وحیوان به کار برده می شود.شاید این واکسنها ارزان تر و ایمن تر از واکسن های معمول باشند.این واکسن ها در دمای اتاق ثابت وغیر قابل تغییر هستندونیازی به ذخیره سازی در جای سرد ویخچال ندارند که این امر مهم ترین مزیت برای مراکز کوچک نگهداری واکسن در کشور های حاره ای است.برخی از این واکسن ها نمونه های جدیدی هستند که بعد از تزریق اولین دوز به عنوان یک محافظ برای برخی ا ز بیماری های التهابی عمل می کنند .به طور مثال در فیلیپین بیوتکنولوژی به منظور ارایه واکسنی پیشرفته برای محافظت گله گاو ها وبوفالو های آبی در برابربیماری سپتی سمی ویا عفونت خونی به کار میرود که دلیل اصلی مرگ هر دو گونه است.
کشت بافت:کشت بافت همان احیای گیاهان از بخش های سالم گیاه است.لین تکنیک امکان تکثیر مواد قابل کشت سالم برای محصولات را می دهد . نمونه هایی از محصولات تولیدی به روش کشت بافت شامل انواع مرکبات,آناناس,انبه,موز,قهوه,آووکادو وانبه هندی هستند.

-تاریخچه کاربرد بیوتکنولوژی در کشاورزی وتولیدات غذایی

اولین محصول غذایی با روش بیوتکنولوژی (به کار گیریآنزیمی در تولید پنیرویک مخمر در پخت)در سال1990بهبازار آمد.از سال 1995کشاورزان شروع به کشت محصولات GEنمودند.درسال2003هفت میلیون کشاورز در کشور های مختلف (85%ازاین کشاورزان در کشور های در حال توسعه بودند)شروع به کاشت محصولات بیوتک کردند.تقریبا یک سوم از محصولات بیوتک جهان در کشور های در حال توسعه تولید می شود.
-تاثیرات اقتصادی واجتماعی بیوتکنولوژی کشاورزی

منابع غذایی کافی وسالم به دست آمده از روش محیطی جدید برای جوامع بشری لازم وضروری است.بیوتکنولوژی کشاورزی همانند تکنولوژی های ذیگر دارای تاثیرات اجتماعی واقتصادی می باشد .از زمان معرفی این روش محصولات به دست آمده از بیوتکنولوژی با مزیت هایی از جمله کاهش مصرف آفت کشها به طور کاملا سالم ارایه شده است.بیوتکنولوژی کشاورزی تنها یک عامل در میان بسیاری از عوامل موثر در سلامت ورفاه کشاورزان ودیگر شهروندان در کشور ها است.با پیشرفت روز افزون بیوتکنولوژی ,اطلاع رسانی عمومی وبیان واقعیت های آن جهت معرفی نقش آن در جامعه حیاتی است.

ترجمه شده از PBS & ABSP II

مترجم:محمود لرانی دانشجوی ارشد بیوتکنولوژی کشاورزی اصفهان
 

masood98

عضو جدید
کاربرد بیوتکنولوژی در باغبانی

کاربرد بیوتکنولوژی در باغبانی

کاربرد بیوتکنولوژی در باغبانی


با افزایش جمعیت در دنیا، نیاز به افزایش تولید میوه و سبزى نیز به همان نسبت وجود دارد. چگونه مى توان این نسبت را متوازن نمود و تولیدات باغبانى را با افزایش جمعیت، افزایش داد؟ تکنیک هاى سنتى به نژادى گیاهان، پیشرفت هاى قابل توجهى را در اصلاح ارقام با پتانسیل بالا به وجود آورده اند ولى این تکنیک ها قادر نیستند میزان تولید میوه ها و سبزى ها را نسبت به افزایش تقاضا براى این محصولات در کشورهاى در حال توسعه بالا ببرند. لذا یک نیاز فورى به استفاده از بیوتکنولوژى براى سرعت دادن به توسعه برنامه هاى اجرایى احساس مى شود. ابزارهاى بیوتکنولوژى در تمام برنامه هاى به نژادى محصولات باغبانى با اصلاح ارقام جدید گیاهى، مهیا نمودن مواد مناسب کشت، حشره کش هاى انتخابى موثرتر و کودهایى با کارایى بالاتر، مورد استفاده و نیاز هستند. اکثر میوه ها و سبزى هاى موجود در بازار کشورهاى توسعه یافته، به صورت ژنتیکى دستکارى شده اند. بیوتکنولوژى مدرن، طیف وسیعى از موجودات زنده یا مواد حاصل از میکروارگانیسم ها را در ساختن یا تغییر یک فرآورده جهت اصلاح گیاهان یا حیوانات و یا اصلاح میکروارگانیسم هایى براى کاربردهاى خاص در بر گرفته و مورد استفاده قرار مى دهد. بیوتکنولوژى یک جنبه جدیدى از بیولوژى و علوم کشاورزى است که ابزار و راهکارهاى جدیدى را بر حل مشکلات متفرقه تولید غذا در دنیا مهیا مى سازد. عمده ترین کاربردهاى بیوتکنولوژى جهت اصلاح و بهبود محصولات باغبانى عبارتند از:۱- کشت بافت. ۲- مهندسى ژنتیک. ۳- شناساگرهاى مولکولى. ۴- مارکرهاى مولکولى. ۵- تولید و توسعه میکروب هاى مفید


• کشت بافت یکى از کاربردهاى وسیع بیوتکنولوژى در زمینه کشت بافت، به ویژه ریز ازدیادى است. این تکنیک یکى از مهمترین تکنیک هاى مورد استفاده براى ازدیاد غیرجنسى سریع گیاهان در درون شیشه (In vitro) به حساب مى آید. تکنیک کشت بافت از نظر زمان و فضاى مورد استفاده براى تولید انبوهى از گیاهان عارى از بیمارى بسیار مقرون به صرفه است. همچنین انتقال منابع با ارزش گیاهى (ژرم پلاسم) از نواحى بومى گیاهان به اقصى نقاط دنیا با کشت بافت میسر و تسهیل شده است. این در حالى است که روش سنتى قادر به پاسخگویى و تامین مواد گیاهى مورد نیاز جهت تقاضاهاى موجود نیست. تولید گیاهان عارى از ویروس با تکنیک کشت مریستم (نقاط رشدى در نوک ساقه و ریشه گیاهان) در اکثر محصولات باغبانى امکان پذیر شده است. تکنیک نجات جنین (رویان) یکى دیگر از کاربردهاى کشت بافت است که به نژادگران گیاهى را ساخته است تا از سقط جنین هاى گیاهى در اثر عوامل مختلف پیشگیرى نمایند. کشت جنین هاى نجات یافته در مراحل مناسب نمو، مى تواند مشکل ناسازگارى پس از تشکیل تخم را حل نماید. این تکنیک در گونه هاى باغبانى مشکل دار بسیار موثر بوده است. اکثر گونه هاى بقولات مناطق خشک به طور موفقیت آمیزى از طریق کشت لپه ها، محور زیرلپه اى (هیپوکوتیل)، برگ، تخمدان، پروتوپلاست، دمبرگ، ریشه، بساک و... باززایى مى شوند. تولید گیاهان هاپلوئید (n _ کروموزومى) از طریق کشت گرده یا بساک یکى از کاربردهاى مهم کشت بافت در به نژادى گیاهان است. این تکنیک بسیار سریع بوده و از نظر اقتصادى غیرمقرونRNA به صرفه است. هموزیگوتى کامل نتایج به گزینش فنوتیپ ها براساس خصوصیات کمى و کیفى توارث یافته کمک مى کند و باعث تسهیل در به نژادى، ایزولاسیون موفق، کشت و ترکیب پروتوپلاست هاى گیاهى مى شود و در انتقال نر عقیمى سیتوپلاسمى جهت دستیابى به گیاهان هیبریدقوى، از طریق ترکیب میتوکندریایى بسیار مفید و موثر است و کارایى زیادى در انتقال ژنتیکى در گیاهان دارد. حفاظت درون شیشه اى ژرم پلاسم ها در محیط هاى کشت آماده و روش هاى جایگزین جهت غلبه بر مشکلات مدیریتى منابع ژنتیکى در محصولاتى که به طور غیرجنسى تکثیر مى شوند و گیاهانى که هتروزیگوتى بالایى دارند و ذخیره بذر مناسبى ندارند، از اهمیت زیادى برخوردار شده است. در برخى از محصولات خاص، حفاظت درون شیشه اى، راحت و بسیار موثر است. این تکنیک ها به طور موفقیت آمیزى در مورد محصولات باغبانى به کار گرفته شده و در مراکز مختلف جمع آورى ژرم پلاسم، شناخته شده هستند. ژرم پلاسم درون شیشه اى همچنین تبادل مواد گیاهى عارى از آفت و بیمارى را تضمین نموده و به قرنطینه بهتر آنها کمک مى کند.به نژادگران گیاهى به طور ممتد در حال تحقیق بر روى تغییرات ژنتیکى جدیدى هستند که کارآیى بالایى در اصلاح ارقام جدید دارند. برخى از گیاهان باززایى شدند. از طریق کشت بافت، اغلب تنوع فنوتیپى غیرمعمول و جدیدى را نسبت به فنوتیپ گیاه اصلى و مادرى از خود نشان مى دهند. چنین تنوعى را، تغییرات سوماکلونال (Somaclonal) مى نامند که مى تواند قابل توارث و تثبیت باشد و در نسل بعدى دیده شود. همچنین، تغییرات ممکن است اپى ژنتیکى باشند و در تولید مثل جنسى (ازدیاد جنسى) دیده نشوند. تغییرات قابل توارث براى به نژادگرهاى گیاهى بسیار مفید هستند.


• مهندسى ژنتیک در گیاهان مهندسى ژنتیک در سه مرحله اصلى زیر دخالت دارد: ۱- شناسایى و جدا کردن ژن هاى مطلوب براى انتقال. ۲- سیستم رهاسازى جهت وارد کردن ژن مطلوب به داخل سلول هاى پذیرنده. ۳- بیان اطلاعات ژنتیکى جدید در سلول هاى پذیرنده. با استفاده از تکنیک هاى مهندسى ژنتیک، ژن هاى مفید زیادى به داخل گیاهان وارد شده و باعث توسعه گیاهان تغییر یافته ژنتیکى (گیاهان تراریخته) گردیده است. در این گیاهان DNA خارجى به طور ثابت الحاق یافته و فرآورده ژنى مناسبى را باعث مى شود. گیاهان تراریخته وسعتى در حدود ۶/۵۲ میلیون هکتار را در کشورهاى صنعتى و در حال توسعه تا سال ۲۰۰۱ به خود اختصاص داده اند. ژن ها براى دستیابى به خصوصیات مفید زیر به داخل محصولات گیاهى وارد مى شوند. مقاومت به علف کش ها: گیاهان تراریخته مقاوم به علف کش ها این امکان را براى کشاورزان به وجود آورده اند که بدون صدمه به گیاه اصلى، جهت از بین بردن علف هاى هرز از علف کش هاى مختلف استفاده کنند. اکثر گیاهان مقاوم به علف کش ها در گیاهانى نظیر گوجه فرنگى، توتون، سیب زمینى، سویا، کتان، ذرت، خردل روغنى، اطلسى و امثال آن به وجود آمده اند. گلیفوسات (Glyphosate) یکى از قوى ترین علف کش هایى است که براى طیف وسیعى از گیاهان با نام تجارى رانداپ (Round up) در حال استفاده است. گلیفوسات با بلوکه کردن یک آنزیم ۵-انول پروویل شیکیمات -۳-فسفات سنتاز (EPSPS) که در بیوسنتز اسیدهاى آمینه حلقوى نظیر تیروزین، فنیل آلانین و تریپتوفان نقش دارد، منجر به از بین رفتن علف هاى هرز مى شود. اسیدهاى آمینه مواد سازنده پروتئین ها هستند. گیاهان تراریخته مقاوم به گلیفوسات که حاوى ژن EPSPS هستند به مقادیر زیادى آنزیم مورد نظر را تولید کرده و در برابر اثرات گلیفوسات از خود مقاومت نشان مى دهند. قابل ذکر است که این علف کش یک علف کش عمومى است و تمام گیاهان را از بین مى برد. تعدادى از آنزیم هاى سم زدا در گیاهان و میکروب ها شناسایى شده اند از جمله آنزیم گلوتاتیون _ اس _ ترانسفور (GST) در ذرت و گیاهان دیگر، اثرات سمى علف کش بروموکسینیل (Bromoxynil) را خنثى مى کند و همچنین آنزیم فسفینوتریسین استیل ترانفسفراز (pat) که اثرات سمى علف کش PPT (ال _ فسفینوتریسین) را خنثى مى کند. با گرفتن ژن ban از klebsiella و ژن bar از قارچ هاى استرپتومیست (Strepotomyces) و انتقال آنها به سیب زمینى، چغندر قند، سویا، کتان و ذرت، گیاهان تراریخته اى حاصل شده اند که به علف کش ها مقاوم اند. گیاهان تراریخته، زحمت و هزینه مبارزه با علف هاى هرز را براى کشاورز کاهش داده و باعث افزایش عملکرد محصول مى گردند. مهندسى مقاومت به پاتوژن ها (عوامل بیمارى زا): ویروس ها مهم ترین و خطرناک ترین عوامل بیمارى زاى گیاهى بوده که به طور قابل توجهى عملکرد محصولات باغبانى را کاهش مى دهند. راهکارهایى با استفاده از پوشش پروتئینى ویروس ها و RNA ماهواره اى جهت کنترل آلودگى هاى ویروسى به کار گرفته شده است. ویروس ها موجودات ذره بینى متشکل از اسیدهاى نوکلئوئیک (RNA DNA) هستند که در یک پوشش پروتئینى محصور بوده و قادر به تکثیر زیاد در داخل سلول میزبان هستند. استفاده از پوشش پروتئینى ویروس به عنوان یک عامل قابل تغییر جهت تولید گیاهان مقاوم به ویروس یکى از دستاوردهاى مهم بیوتکنولوژى گیاهى است. ژن مسئول ساخت پوشش پروتئینى از ویروس موزائیک توتون (TMV) به عنوان یک ویروس با RNA رشته اى مثبت به گیاه توتون انتقال داده شده و آن را مقاوم به ویروس TMV کرده است. استفاده از ژن مقاوم به پروتئین nucelocapsid در گیاهانى نظیر گوجه فرنگى، توتون، کاهو، بادام زمینى، فلفل و گل هاى زینتى مانند حنا، گل ابرى و داوودى جهت مقاومت به ویروس لکه پژمردگى گوجه فرنگى معرفى شده است. استفاده از RNA ماهواره اى (SATRNA) برخى گیاهان تراریخته را به ویروس موزائیک خیار (CMV) مقاوم کرده است. گیاهان تراریخته مقاومى نیز در برابر ویروس موزائیک یونجه، ویروس x سیب زمینى، ویروس تانگروى برنج، ویروس جغ جغى توتون و ویروس لکه حلقوى خربزه درختى (پاپایا) به وجود آمده اند. در دهه اخیر، ژن هاى مقاومى در شناسایى پاتوژن هاى بیمارى زا معرفى و کلون شده اند. همچنین برخى از مسیرهاى مشخصى که آلودگى پاتوژنى را دنبال مى کنند، مورد شناسایى قرار گرفته اند. برخى ترکیبات ضدقارچ در گیاهان مقاوم به آلودگى هاى قارچى شناسایى و ساخته شده است. راهکارهاى مناسبى جهت توسعه مقاومت به قارچ ها با تولید گیاهان تراریخته حاوى مولکول هاى ضدقارچ نظیر پروتئین ها و سموم توسعه یافته است. ژن کیتیناز (Chitinase) گرفته شده از لوبیا، مقاومت زیادى به بیمارى قارچى Rhizoctonia solani در توتون و شلغم به وجود آورده است. همچنین این ژن که از باکترى خاکزى Serratia marcescens گرفته شده است در گیاه توتون، مقاومت به بیمارى قارچى Altenaria longipes که باعث بیمارى لکه قهوه اى مى شود را ایجاد کرده است. ژن استیل ترانسفراز در توتون، مقاومت به بیمارى باکتریایى Pseudomonas Syringea را باعث شده است. مقاومت به تنش ها: برخى از ژن ها مسئول ایجاد مقاومت در برابر تنش هایى همچون گرما، سرما، شورى، عناصر سنگین و هورمون هایى گیاهى هستند. مطالعاتى نیز در مورد متابولیت هاى نظیر پروتئین ها و بتائین ها انجام گرفته است که نشان داده اند در مقاومت به تنش ها دخالت دارند. مقاومت به سرمازدگى در توتون با داخل کردن ژن مسئول سنتز آنزیم گلیسرول، فسفات، آسیل، ترانسفراز ایجاد شده است که این ژن از Arabidopsis گرفته شده است. برخى گیاهان با سنتز گروهى از مشتقات قندى مشهور به پلى ال ها (مانیتول، سوربیتول و سیون) به تنش هاى خشکى واکنش نشان مى دهند. گیاهانى که داراى پلى ال هاى بیشترى هستند، مقاومت بیشترى به تنش ها دارند. با استفاده از ژنى در باکترى ها که قادر به ساختن مانیتول ها است، این امکان وجود دارد که سطح مانیتول را در گیاهان مقاوم به خشکى بالا برد. کیفیت میوه: میوه هاى گوجه فرنگى که به کندى مى رسند از اهمیت ویژه اى در حمل ونقل برخوردارند. گوجه فرنگى تراریخته با فعالیت کم آنزیم پکتین میتل استواز و مقادیر بالاى مواد جامد محلول و PH بالا، کیفیت فرآورى را افزایش مى دهد. گوجه فرنگى هاى دیررس با استفاده از RNA آنتى سنس تولید شده اند که در آنها از سنتز آنزیم هاى دخیل در تولید اتیلن ممانعت مى شود مثل آنزیم EgAccl سنتتاز. همچنین با استفاده از ژن دآمیناز که مقدار اسید ۱- آمینو سیکلوپروپان ۲-کربوکسیلیک (ACC) (پیش ماده سنتز اتیلن) را در میوه کاهش مى دهد، امکان تولید گوجه فرنگى هاى دیررس وجود دارد. این گوجه فرنگى ها از عمر ماندگارى بیشترى برخوردار هستند و همچنین مى توانند مدت طولانى بر روى گیاه باقى بمانند تا تجمع قندها و اسیدها در میوه جهت بهبود طعم آن بالا رود. این گوجه فرنگى ها در کشورهاى اروپایى و آمریکایى در سطوح تجارى گسترده اى در حال تولید هستند. با استفاده از ژن ساکارز فسفات سنتتاز مى توان گوجه فرنگى با ساکارز و نشاسته کم تولید نمود، همچنین با ژن باکتریایى ADP گلوکز پیروفسفوریلاز مى توان محتواى نشاسته سیب زمینى ها را به میزان ۲۰ تا ۴۰ درصد افزایش داد. مقاومت به آفات: با وارد کردن ژن بتا اندوتکسین (ژن bt) گرفته شده از باکترى Bacillus thuringiensis به گیاهانى نظیر کتان، توتون، گوجه فرنگى، سویا، سیب زمینى و... مقاومت به حشرات مضر در این گیاهان ایجاد شده است. این ژن ها، پروتئین هاى کریستاله ضد حشرات را تولید مى کنند که بر روى دامنه وسیعى از سخت بالپوشان، بى بالپوشان و دو بالپوشان اثر دارد. این کریستال ها در داخل بدن لارو حشرات به صورت ذرات قلیایى در داخل پروتوکسین هاى انفرادى با وزن مولکولى ۱۳۳ تا ۱۳۶ کیلووالتون تشکیل مى شوند. این پروتئین هاى کریستالى ضدحشرات در طول دوره رشد رویشى سلول ها تولید مى شوند و اثرات زیادى بر کنترل حشرات دارند. نر عقیمى و تجدید بارورى: این تکنیک در تولید بذر هیبرید بسیار مفید مى باشد. گیاهان تراریخته با ژن هاى نر عقیم و تجدید کننده بارورى در شلغم ایجاد شده اند. این تکنیک تولید بذر هیبرید، بدون اخته کردن دستى گل هاى نر را تسهیل مى نماید و گرده افشانى را در ذرت کنترل مى کند. در سال ،۱۹۹۰ ماریانى (Mariani) و همکاران در بلژیک با موفقیت یک ساختار ژنى را که داراى محرک خاص دیگرى بود از ژن TA29 توتون گرفتند و ژن ریبونوکئاز را در باکترى باسیلوس (ژن بارناز) توالى یابى کرده و در تولید گیاهان تراریخته شلغم به کار گرفتند. با این عمل و با بیان ژن انتقال یافته از تولید گرده نرمال جلوگیرى شده و منجر به نر عقیمى مى شود.


• شناساگرهاى مولکولى کاوشگر هاى اسید نولکئیک: امروزه با استفاده از کاوشگر هاى CDNA مى توان بیمارى هاى گیاهى را قبل از بروز علائم شناسایى کرد. کاوشگر، توالى هاى اسیدنوکلئیک پاتوژن هستند که ارگانیسم هاى با مارکرهاى ویژه را تولید مى کنند. کاوشگرهاى CDNA به نواحى خاصى از پاتوژن ها فرستاده شده و با استفاده از تکنیک هاى استاندارد DNA نوترکیب مى توان آنها را تولید کرد. پادزهرهاى تک کلونى :(McAb) تکنیک هاى ایمونوشیمیایى، براى شناسایى سریع و دقیق پاتوژن هاى گیاهى بسیار مفید هستند. همچنین از این تکنیک در شناسایى بیمارى هاى گیاهى استفاده مى شود. تکنیک هیبریداسیون (تلاقى)، روش هاى مناسبى را براى تولید هومولوگ ها به وجود آورده است که از لحاظ بیوشیمى اینها به عنوان مواد ایمنولوژیکى تعریف مى شوند که توسط یک لاین سلولى ساده و علیه اپى توپ هاى پادتن ایمن ساز ساخته مى شوند. پتانسیل بالاى McAbs در شناساگرهاى پاتولوژى گیاهى ضرورى هستند چون منجر به تولید پادزهرهاى هموژن با فعالیت مشخص به مقادیر زیاد گردید که در مدت زمان طولانى ساخته مى شوند. با این حال تکنولوژى هیبریداسیون یک عمل آزمایشگاهى و پرهزینه است در مقایسه با روش هاى ایمنى سازى استاندارد که به طور گسترده براى شناساگرهاى مولکولى در مقیاس وسیع استفاده مى شوند.


• مارکرهاى مولکولى استفاده از مارکرهاى مولکولى جهت گزینش صفات زراعى، کار را براى به نژادگرایان گیاهى آسان ساخته است. این امکان به وجود آمده است که گیاهان را براساس صفات مختلف یا مقاومت به بیمارى ها در مراحل مختلف رشد و نمو، گروه بندى کنیم. استفاده از RFLP چند شکلى طولى قطعات برشى)، RAPD (DNA) چند شکلى تکثیر شده تصادفى)، AFLP (چند شکلى طولى قطعات تکثیر شده) و مارکرهاى ایزوآنزیم در به نژادى گیاهان، فراوان به چشم مى خورد. مارکرهاى RFLP براى مارکرهاى مورفولوژیکى و ایزوآنزیم ها مفید بوده، چون تعداد آنها فقط توسط اندازه ژنوم محدود مى شود و آنها تحت تاثیر شرایط محیطى قرار نمى گیرند. نقشه هاى مولکولى در حال حاضر براى برخى از گیاهان زراعى نظیر ذرت، گوجه فرنگى، سیب زمینى، برنج، کاهو، گندم و گونه هایى از کلم ها وجود دارد. مارکرهاى RFLP کاربردهاى زیادى دارند که مى توان به شناسایى ارقام، شناسایى مکان هاى ژنى، صفات کمى، آنالیز ساختار ژنوم، داخل کردن ژرم پلاسم و کلون سازى براساس نقشه، اشاره کرد. RFLP به عنوان ابزارى براى شناسایى مورد استفاده قرار مى گیرد چون در مقایسه با APD قدرت ترمیم و بازسازى دارد. ریزماهواره ها یا مارکرهاى تکرارشونده توالى ساده (SSRS) نیز استفاده گسترده اى در ژنوتیت سازى، نقشه ژنى و آنالیزه ژنى دارند.


• تولید مایه زن هاى میکروبى استفاده بى رویه و بدون احتیاط از کودها و سموم شیمیایى براى تولید محصول و کنترل حشرات و آفات، منجر به آلودگى محیطى و از بین بردن حاصلخیزى و سلامت خاک و توسعه مقاومت در برخى حشرات و مشکلات بقایاى سموم شده است. لذا یک توجه جهانى به استفاده از کودها و آفت کش هاى زیستى مطمئن در مدیریت تلفیقى تغذیه و سیستم هاى مدیریت آفات وجود دارد. کودهاى زیستى، میکروارگانیسم هایى هستند که نیتروژن اتمسفر را تثبیت کرده و یا فسفر تثبیت شده را در خاک به صورت محلول درآورده و عناصر غذایى را بیشتر در اختیار گیاه قرار مى دهند. استفاده از میکروارگانیسم ها به عنوان کود، مزایاى زیادى دارد از جمله کم هزینه بودن آنها، غیرسمى بودن براى گیاهان، آلوده نکردن آب هاى زیرزمینى و اسیدى نکردن خاک و مناسب براى رشد گیاه. ریزوبیوم ها، میکروارگانیسم هایى هستند که بر روى ریشه گیاهان بقولات (حبوبات) گره هایى را ایجاد مى کنند و توسط آنها نیتروژن اتمسفر را تثبیت کرده که این نیتروژن سپس به آمونیوم و بعد به اسیدهاى آمینه در سلول گیاهى تبدیل مى شود. مایه زنى خاک با این باکترى ها به کاهش مصرف کودهاى نیتروژنه اضافى به خاک کمک مى نماید. باکترى هاى حل کننده فسفر نیز گروه دیگرى از میکروارگانیسم ها هستند که فسفر غیرمحلول خاک را به صورت محلول درآورده و آن را به راحتى در اختیار گیاه قرار مى دهند. میکوریزا به همزیستى بین قارچ هاى غیر بیمارى زا و ریشه گیاهان گفته مى شود. میکوریزا عناصر غذایى را از لایه هاى عمیق تر خاک در اختیار گیاهان قرار مى دهد و با مایه زنى آنها به استقرار و رشد بهتر گیاهان مى توان کمک کرد. اکثر میوه ها نظیر خربزه درختى، انبه، موز، مرکبات و انار که وابسته به این رابطه هستند، با مایه زنى این قارچ ها، فسفات و عناصر غذایى بیشترى در اختیار این میوه ها قرار مى گیرد. این اجتماع میکوریزاها، همچنین به مقاومت گیاهان در برابر حمله بیمارى ها کمک کرده و از طرفى خصوصیات خاک را نیز بهبود مى بخشد. تغییر ژنتیکى میکروب ها: با استفاده از تکنیک نوترکیبى DNA این امکان فراهم شده است که به طور ژنتیکى، مى توان نژادهاى مختلف این باکترى ها را دستکارى نمود و میکروب هایى سازگار با شرایط محیطى مختلف و نژادهایى با خصوصیات و ظرفیت رقابت و گره زایى بهتر تولید نمود. آفت کش هاى زیستى، ارگانیسم هاى بیولوژیکى هستند که مى توانند همانند آفت کش هاى شیمیایى براى کنترل آفات مورد استفاده قرار گیرند. این آفت کش ها جایگاه خود را در کشاورزى، باغبانى و برنامه هاى سلامت عمومى جهت کنترل آفات، پیدا نموده اند. آفت کش هاى زیستى مزایاى زیادى دارند. آنها در کنترل آفات به صورت اختصاصى عمل نموده و براى ارگانیسم هاى غیرهدف نظیر زنبورها و پروانه ها مضر نیستند. این آفت کش ها براى انسان و احشام ضررى نداشته و در داخل زنجیره غذایى توزیع نشده و از خود بقایایى باقى نمى گذارند. برخى از آفت کش هاى میکروبى مورد استفاده براى کنترل حشرات، گونه هایى از Bacillus thuringiensis هستند که براى کنترل حشرات گوناگون مورد استفاده قرار مى گیرند. خصوصیت حشره کشى این باکترى ها به علت تولید کریستال هاى پروتئینى در دوره تخم ریزى است. این پروتئین ها سموم معده هستند که خاصیت ضدحشره دارند. سموم Bt همچنین قادر به از بین بردن نماتودهاى گیاهى مى باشد. گسترش و استفاده تجارى بیوتکنولوژى گیاهى، یک نشانه مهم براى اندازه گیرى بقاى این تکنولوژى جدید مى باشد. کشاورزان کوچک و کم درآمد مى توانند از تکنولوژى کم هزینه تر مانند استفاده از کودهاى زیستى و آفت کش هاى زیستى استفاده نمایند برعکس کشاورزان مایه دار که از تکنولوژى مدرن و پرهزینه بهره مى برند.
 

masood98

عضو جدید
بیوتکنولوژی و اصلاح نباتات

بیوتکنولوژی و اصلاح نباتات

اهلي نمودن گياهان يكي از مهمترين وقايع كشاورزي در دنياي جديد است. هدفهاي كلي اصلاح نباتات افزايش عملكرد در واحد سطح بهتر نمودن كيفيت محصولات كشاورزي و توليد مواد اوليه مورد نياز جوامع انساني است. ارقام و واريته‌هاي اصلاح شده گياهان زراعي و زينتي هر ساله از كشوري به كشور ديگر انتقال داده مي‌شود. بدين طريق كيفيت و كميت محصولات كشاورزي افزايش يافته و احتياجات فراورده‌هاي زراعي رفع مي‌شود. در اغلب گياهان يك يا چند ژن باارزش اقتصادي فراوان دارد. ژنهايي كه حساسيت و مقاومت گياهان را نسبت به امراض و آفات كنترل مي‌كنند در اولويت برنامه‌هاي اصلاح نباتات قرار دارند. هدف اصلاحگر نبات نبايد در توسعه روشهاي معمول كشت نباتات اصلاحي منحصر گردد بلكه بايستي همواره در جستجوي تركيبات نو از ژنوتيپهاي مطلوب باشد.


هدف اصلاحي نهايي در هر برنامه اصلاحي افزايش عملكرد مي‌باشد. در شرايط نا مساعد افزايش عملكرد به طريق اصلاح نباتات به مقدار كم و صرف زمان طولاني ممكن است ژنهاي كنترل كننده عملكرد براي بروز حداكثر پتانسيل خود به عوامل محيطي توليد وابسته مي‌باشند. به طور كلي عمدترين اهداف اصلاح نباتات را مي‌توان در عناوين زير خلاصه مي‌شود.


1- بهبود كيفيت


كيفيت خصوصيتي است كه باعث افزايش ارزش محصول مي‌شود كيفيت در جائي ممكن است به ارزش غذايي يك غله يا طعم و بافت يك ميوه تلقي شود. كيفيت جزء مهمي از هر برنامه اصلاح نباتات محسوب مي‌شود. به عنوان مثال ژنوتيپهاي مختلف گندم آرد توليدي حاصل از آن را تحت تاثير قرار داده و نهايتاً حجم و بافت و رنگ نان را مستقيماً تحت تاثير قرار مي‌دهد. بهرحال در گياه اصلاح شده از لحاظ پروتئين و اسيدهاي آمينه ممكن است متفاوت باشد. در اهداف توليد نباتات علوفه‌اي توجه به كيفيت علوفه همواره مسئله خوش‌خوراكي و ارزش تغذيه‌اي را در بردارد در گياهان زينتي كيفيت مفهومي جدا از گياهان زراعي دارد. خصوصيات كيفي در گلهاي زينتي عمدتاً همچون شكل ظاهر، شدت و ميزان عطر ساطع شده و وجود و عدم وجود تيغ، تعداد گلبرگ را شامل مي شود. در ميوه ها و محصولات انباري كه طيف وسيعي از ميوه جات و سبزيجات را در بر مي گيرد كيفيت معمولاًَ به مقاوم و ماندگاري خصوصيات بيوشيميايي محصول انبار شده در برابر تغييرات طولاني مدت محيط فيزيكي را شامل مي شود. خصوصيات انباري از مهمترين شاخصهاي اقتصادي را شامل مي شودكه با بازار پسندي محصول ارتباط مستقيمي دارد.


2- افزايش توليد در واحد سطح:


افزايش توليد در واحد سطح و استفاده از ژنوتيپهاي مفيد و مطلوب در هر منطقه آب و هوايي از ديگر اهداف اصلاحگران نباتات مي باشد. عملكرد گياه در واحد سطح منعكس كننده برآيند همه اجزا گياه مي باشد. بهرحال همه ژنوتيپهاي توليد شده داراي عكس العمل فيزيولوژيكي و ژنتيكي يكساني در شرايط مختلف نيستند. عملكرد صفتي پيچيده است كه تحت تاثير اثر متقابل ژنوتيپ و محيط مي باشد.


3- مقاومت به آفات و بيماري:


براي دستيابي به حداكثر توليد، مقاوم بودن به آفات و بيماريها ضروري است علفهاي هرز، حشرات بيماريهاي باكتريايي و ويروسي در مقاطع مختلف از مرحله رشد گياه بيشترين خسارت را به محصول وارد مي‌كند. اصلاحگران همراه سعي بر دستيابي به گياهان را دارند كه حاوي ژنهاي مطلوب به مقاومت به آفات و بيماريها هستند. علت مقاوم بودن بعضي از واريته‌ها را به مكانيزم فيزيولوژيكي فعال در برابر حمله آفات مي‌دانند به عنوان مثال تركيبي به نام فيتوالكين در لوبيا همراه در هنگام شيوع بيماري فوزاريوم از گياه ترشح مي‌شود كه باعث بلوكه شدن و توقف توسعه بيماري مي‌شود. به هر حال از برنامه‌هاي اصلاحي مهم ايجاد گياهان مقاوم مي‌باشد. مقاومت به آفات بيشترين بازده اقتصادي را براي كشاورزان نويد بخش است. مقاوم منجر به سرشكست شدن بسياري از هزينه‌هاي تحميلي به كشاورزان و بي‌نياز شدن به فعاليتهايي همچون سمپاش و آلودگي محيط زيست و مسائل باقيمانده سموم در بافت گياهان زراعي با مصرف خوراكي مي‌گردد.


4- مقاومت به تنشهاي محيطي


مقاومت از جمله عمده‌ترين اهداف اصلاح نباتات مي باشد. بيشتر توليدات در مناطق نامساعد سرما و شوري حاصل مي شود. و گياه مجبور است براي توليد كافي با اين شرايط نامساعد مقابله كند بعضي از واريته‌هاي گياهان در شرايط نامساعد محيطي و فقر حاصلخيزي خاك قادر هستند مقدار مناسبي محصول را در واحد سطح توليد كنند فلذا شناسايي ژنوتيپهاي مقاوم به تنشهاي محيطي از اصلي‌ترين راهكارهاي مناسب براي رفع معضل مذكور مي‌باشد.


توليد گياهان هاپلوئيد و دابل‌هاپلوئيدي


توليد هاپلوئيد و سپس دو برابر نمودن كروموزمهاي آن به ايجاد دابل هاپلوئيد مي‌انجامد كه سريعترين روش دستيابي به اينبريدينگ كامل در طي يك مرحله مي‌باشد. در روشهاي متداول بهنژادي گزينش داخل نتاج به عنوان يك معضل اصلاح‌كنندگان محسوب مي‌شود زيرا تعداد جمعيتهاي و مزارع مختص ارزيابي هر سال افزايش مي‌يابد. مهمترين روشهاي القائي توليد هاپلوئيد عبارتند از: 1- ميكروسپور (آندوژنز) 2- كشت گلچه 3- كشت بساك، تخمك (ژينوژنژ) كشت تخمك، دورگ‌گيري بين گونه‌اي


توليد هاپلوئيد به روش ميكروسپور يكي از كاراترين و معمولترين روش ايجاد هاپلوئيد مي‌باشد ميكروسپور دانه گرده‌اي است كه در مرحله ابتدائي نمو در محيط كشت، گياهچه هاپلوئيد را بوجود مي‌آورد، كشت بساك نيز معمولترين فرم كشت گرده است كه بساكها در مرحله نموي تك هسته‌اي انتخاب مي شود. توليد گياهان هاپلوئيد به تعداد زياد به روش كشت بساك بستگي دارد. ايجاد هاپلوئيد گندم توسط تلاقي گندم× ارزن و گندم × ذرت امكانپذير مي‌باشد.


تكنيكهاي دو برابر كردن مجموعه كروموزمي (ژنوم) هاپلوئيد‌ها براي تهيه گياهان صد در صد خالص (دابل هاپلوئيد) نقش اساس را ايفا مي‌كند. مكانيزمهاي دو برابر شدن ژنوم ميكروسپوربه دو پديده اتحاد هسته‌اي و دو برابر شدن ميتوزي يا داخلي نسبت داده مي‌شود. در طرحهاي به‌نژادي گياهان خود گشن به تعداد نسبتاً زيادي گياه دابل هاپلوئيد جهت گزينش بهترين لاين نياز مي‌باشد. براي ايجاد لاينهاي اينبرد به روش دابل‌هاپلوئيدي در گياهان دگرگشن نيز تعداد زيادي لاين مورد احتياج مي‌باشد.


كل‌شي‌سين مهمترين عامل شيميايي دو برابر نمودن كروموزومي است كه در سطح وسيعي بكار مي رود. كل‌سي‌سين بازدارنده رشته هاي دوكي شكل وعمل كننده در سلولهاي در حال تقسيم گياهان مي باشد. به ططور دقيق تر كل‌شي‌سين از تشكيل ميكرو بتولها از طريق پيوند با زير واحد پروتئين ميكروبولي ها به نام تيوبولين ممانعت مي كند لذا كروموزمها در مرحله متافاز يك جا وارد يك سلول مي گردند كه نتيجتاًَ تعداد كروموزوم سلول حاصل از تقسيم دو برابر مي گردد. گياهان هاپلوئيد در تعدادي از گونه هاي زراعي شامل پنبه، توت فرنگي ، گوجه فرنگي، جو و توتون و سيب زميني و برنج و گندم و بعضي از گياهان ديگر توليد شده اند.


اينتروگرسيون :


فرايند اينترگرسيون ، به معناي وارد كردن قسنتي از مواد ژنتيكي يك گونه به گونه ديگر مي تواند توسط تلاقي هاي برگشتي مكرر F1 بين گونه اي با يكي از والدين انجام مي شود. در اكثر موارد از اينتروگرسيون به منظور انتقال ژنهاي مقاوم به بيماري از ساير گونه ها به گونه هاي زراعي كه فاقد ژن مقاوم هستند استفاده مي شود.


اصلاح گياهان با استفاده از موتاسيون :


به نظر مي رسد تنوع ژنتيكي حاصل از موتاسيون مصنوعي با تنوع حاصل از موتاسيون طبيعي يكسان باشد. بنابراين اصول اساسي استفاده از تنوع حاصله از موتاسيون مصنوعي ÿا تنوع حاصل از موتاسيون طبيعي يكسان است. اصلاح كننده بايستي با عوامل موتاژن كاربرد آنها و نحوه ايجاد موتاسيون آشنا بوده و به تشخيص گيا هان موتانت قادر و امكانات و وسايل لازم را دارا باشد. به طور كلي دو عامل فيزيكي و شيميايي در ايجاد موتاسيون دخالت دارند موتاژنهاي فيزيكي شامل اشعه ايكس ، گاما، نوترون و UV مي باشد. اكثراًَ‌اصلاحگران به اين موتاژنها دسترسي ندارند لذا از مواد شيميايي عمدتاًَ استفاده مي كنند.


هيبريداسيون :


هيبريداسيون يكي از ابزارهاي متداول اصلاح نباتات كلاسيك مي باشد كه در واقع به تلاقي بين دو واريته براي دستيابي به ژنوتيپ برتر اطلاق مي شود. يك برنامه هيبريداسيون ممكن است به واريته هاي داخل يك گونه يا بين والدين چند جنس مختلف صورت پذيرد. اصلاحگران بعد از هيبريداسيون در جستجوي ژنوتيپهاي برتر هموزيگوت نيست بلكه سعي مي كنند كه مجموعه اي از ژنهاي را انتخاب كنند كه داراي اثر متقابل ژنتيكي مفيد و اثرات هتروزيس هستند. وجود پديده هيبريداسيون امكان انتقال ژنهاي مفيد از يك گونه به گونه ديگر را فراهم مي كند. هيچ پديده اي در علم اصلاح نتوانسته تاثير ي مانند واريته هاي هيبريد روي افزايش مواد غذايي در دنيا بگذارد. واريته هاي هيبريد به جامعه F1 كه براي استفاده تجاري توليد مي شوند اطلاق مي شود يكي از روشهاي هيبريداسيون ، دابل كراس مي باشد كه به خوبي نتايج مطلوب پيامد خود را به ثبات رسانده است .


كشت بافت گياهي :


كشت بافت فرايندي است كه در آن قطعات كوچكي از بافت زنده از گياهي جدا شده و به مدت كشت نا محدودي در يك محيط مغذي رشد داده مي شود. براي انجام كشت سلولي موفق بهترين حالت آن است اين عمل با كشت بخشي از گياه كه حاوي سلولهاي تمايز نيافته است آغاز مي شود زيرا چنين سلولهايي مي تواند به سرعت تكثير يابند. قطعات گياه در محيط كشت مي تواند به طور نا محدودي رشد كرده و توده سلولي تمايز نيافته به نام كالوس مي كنند بر اينكه سلول گياهي نمو كند و به كالوس تبديل شوند لازم است كه محيط كشت حاوي هورمونهاي گياهي مانند اكسين، سيتوكسين و جبيرلين باشد.


كاربردهاي كشت بافت هاي سلولي :


1- توليد مواد شيميايي


گياهان به عنوان منبع مهمي از مواد پيشتاز فراورده هايي كه در صنايع مختلف مانند داروسازي، صنايع غذايي و آرايشي و بهداشتي و كشاورزي مورد استفاده اند.


2- گياهان عاري از عوامل بيماريزايي گياهي


غلات ممكن است توسط گونه هاي زيادي از آفات ميكروبي ، ويروس، باكتريائي و قارچي آلوده مي شوند. اين آلودگيها تا حد زيادي موجب كاهش توليد فراورده كيفيت آن و توان گياه مي شوند. آلودگي در درختان ميوه بازده محصول را تا 90% كم مي كند. اساس به دست آوردن گياهان بدون ويروس كشت مريستم انتهايي آنهاست با كشت قطعه كوچكي از مريستم مي توان كالوس بدون ويروس تهيه كرد.


مواد گياهي كه از طريق كشت بافت تكثير مي شوند تغييرات ژنتيكي بالايي را نشان مي دهند. زماني كه از كشت كالوس مرتباًَ زير كشت گرفته شود گياهان حاصل سطح پلوئيدي متفاوتي را نشان مي دهند و همينطور كه بحث خواهد شد اين تغييرات ناشي از كشت بافت مي تواند تنوع ژنتيكي جديدي را در اختيار اصلاح كننده نباتات قرار دهد.


پروتوپلاست فيوژن :


اغلب ممكن است پيوند دو گانه گياه خويشاوند كه از نظر جنسي با هم سازگار نيستند مورد نظر باشد .بديهي است كه استفاده از روش آميزش جنسي كه معمولاًبراي پرورش گياه به كار برده مي شود در اين مورد ممكن نيست اما با هم در هم آميختگي و الحاق پروتوپلاست گياه مربوطه مي توان به همان مقصود نائل گرديد .


براي انجام اين كار دو روش اساسي وجود دارد.


در روش اول از مواد شيميائي مانند پلي اتيلن گليلول ،دكستران و اورنيتين به عنوان مواد ملحق كننده وممزوج كننده استفاده مي شود كه باعث تسريع در تركيب پروتوپلاسها مي گردد. از روش ديگري به نام امتزاج الكتريكي نيز مي توان استفاده كرد .در اين روش چسبندگي پروتوپلاسها در يك ميدان الكتريكي غير يكنواخت به وقوع مي پيوندد و در هم آميختگي هنگامي روي مي دهد كه ضربان يا تناوب كوتاهي از جريان مستقيم به كار برده مي شود پس از در هم آميختگي مجموعه هاي ژني هسته و سيتوپلاسم مجدداًبا هم تركيب مي شوند ودر نتيجه آرايش جديدي از تر كيب ژنها به وجود مي آيد.


تغيير در تعداد و ساختار كروموزوم (مهندسي كروموزوم):


اتو پلي پلوئيدي:


اتوپلي ئيدي در طبيعت به عنوان مكانيسمي براي بهبود اطلاعات ژنتيكي اتفاق مي افتد. اتوتترا پلوئيد است و ارقام تجاري موزوبعضي از سيب ها اتوتريلوئيدهستند. در بعضي گونه هاي گياهي افزايش معقول در تعداد ژنوم با افزايش در اندازه سلول و بزرگترشدن اندامها همراه است . براي مثال تريپلوئيد از بنيه بهتري برخوردارند و در مقايسه با سيب هاي ديپلوئيد ميوه هاي بزرگتري مي دهند از اتو پلي پلوئيدي براي توليد ميوه و گلهاي بزرگ نيز استفاده شده است. در برنامه هاي اصلاحي اتو پلوئيدهاي مصنوعي دو هدف مهم در نظر گرفته مي شود:


1)توليد يك ژنوتبپ يا تركيبي از ژنوتيپها كه برتر از بهترين ديپلوئيدها در بعضي از صفات مهم باشند


2)افزايش باروري در نباتات بذري


2-آلوپلوئيدي:


بنا به تعريف يك گياه آلوپلوئيد از تركيب و دو برابر نمودن دو يا چند ژنوم متفاوت توليد مي شود .تفاوت بين دو ژنوم مختلف بستگي به رفتاركروموزمها در تقسيم كاهش كروموزومي دارد. براي توليد آلو پلوئيدها از دو برابر نمودن تعداد كروموزومهاي هيبريد استفاده مي شود. آلوپلوئيدها غالباً تتراپلوئيد يا هگزا پلوئيد بوده واز تركيب ژنومهاي دو وسه گونه ديپلوئيد به وجود مي آيد .گندم بهترين نمونه آلوپلوئيدي در غلات است. گونه هاي گندمي كه داراي 21 جفت كروموزم هستند از تلاقي بين گونه هاي تترا پلوئيد اهلي وگونه ديپلوئيد وحشي به وجود آمده اند.


3-آنيوپلوئيدها:


تغييرات كروموزمي را كه شامل يك يا چند كروموزم باشد آنيوپلوئيدي مي گويند. اهميت آنيوپلوئيدي در تكامل گياهان كمتر از پلي پلوئيدي بوده و زمان لازم براي تكامل واهلي شدن گياهان آنيوپلوئيد طولاني تر از گياهان پلي پلوئيد است .حالات نالي زومي ،مونوزومي،تري زومي ،تترازومي از فرمهاي مختلف آنيوپلوئيدي هستند.


نشانگرهاي مولكولي:


بسياري از محدوديتهاي روشهاي مختلف اصلاح نباتات ريشه در فقدان ابزارهاي مناسب براي مطالعات ژنتيكي دارد .وجود ماهيت كمي صفات اقتصادي در محصولات كشاورزي موجب شد كه محيط بسياري ارز براوردهاي ارزشهاي اصلاحي را تحت تاًثير قرار دهد و لذا استفاده از ابزارهائي كه حداقل تاثير پذيري را از محيط دارند گام مؤثري در افزايش پيشرفتهاي ژنتيكي مورد استفاده مي باشد. ماركرهاي مولكولي و اخير نشانگرهاي DNA ابزار مناسبي هستند كه بر اساس آن مي توان جايگاه ژني وكروموزمي ژنهاي تعيين كننده صفات مطلوب را شناسائي كرد. با دانستن جايگاه يك ژن روي كروموزم مي توان از نشانگرهاي مجاور آن براي تائيد وجود صفت در نسلهاي تحت گزينش استفاده نمود.


با در دست داشتن تعداد زيادتر نشانگر مي توان نقشه هاي ژنتيكي كاملتري را تهيه نمود كه پوشش كاملي را در تمام كروموزمهاي گياهان به وجود مي آورد.استفاده از نشانگرها موجب افزايش اطلاعات مفيد و مناسب از جنبه هاي پايه وكاربردي اصلاح نباتات خواهد گرديد .


انتخاب به كمك نشانگرهاي مولكولي راه حلي است كه دست آورد زيست شناسان مولكولي براي متخصصان اصلاح نباتات مي باشد در اين روش ژن مورد نظر بر اساس پيوستگي كه با يك نشانگر ژنتيكي تشخيص داده و انتخاب مي شود و بنابراين به عنوان قدم اول در روش انتخاب به كمك نشانگر بايد نشانگرهاي پيوسته با ژنهاي مورد نظر شناسائي شود. يافتن نشانگرهائي كه فاصله آنها از ژن مطلوب كمتر از cm10مي‌باشد به طور تجربي نشان داده شده كه در اين صورت دقت انتخاب 99/75 درصد خواهد بود لذا داشتن نقشه هاي ژنتيك اشباع كه به طور متوسط داراي حداقل يك نشانگر به ازاي كمتر از cm10 فاصله روي كروموزمها باشد از ضروريات امر مي باشد.


يكي از پايه هاي اساسي اصلاح نباتات دسترسي وآگاهي از ميزان تنوع در مراحل مختلف پروژه هاي اصلاحي است . به همين جهت نشانگرهاي برآورد مناسبي از فواصل ژنتيكي بين واريته هاي مختلف را نشان مي دهند.


مهندسي ژنتيك گياهي:


مهندسي ژنتيك گياهي در رابطه با انتقال قطعه اي DNAبيگانه با كدهاي حاوي اطلاعات ژنتيكي مورد نظر از يك گياه به وسيله پلاسميد، ويروس بحث مي‌كند. زماني كه هيبريداسيون جنسي غير ممكن است مهندسي ژنتيك پتانسيل انتقال ژن عامل يك صفت مفيد را از گونه‌هاي وحشي با خويشاوندي دور به يك گونه زراعي براي اصلاح كننده نباتات فراهم مي‌سازد در استفاده از باكتريها در مهندسي ژنتيك از پلاسميدهاي باكتري Ecoli استفاده مي‌شود.


گياهان توليد شده از طريق مهندسي ژنتيك:


علم مهندسي ژنتيك تكنيكهائي را شامل مي‌شود كه بر اساس كار چندين دانشمند كه مؤفق به كسب جايزه نوبل شده‌اند، پايه‌گذاري شده است .مهندسي ژنتيكي يك علم افسانه‌اي به نظر مي‌رسد. اما امروزه در سطح وسيع در صنايع بيوتكنولوژي و آزمايشگاه هاي تحقيقاتي دانشگاهي انجام مي گيرد. تكنيكهاي مورد استفاده در اين عمل به خوبي تعريف شده است. اما بسياري از ادعاها در مورد مهندسي ژنتيك چندان درست نمي‌باشد. در اين مقاله چگونگي كاربرد تكنيكهاي مهندسي ژنتيك و مثالهاي مربوطه توصيف شده است. پاسخ بسياري از سؤالات پيرامون مهندسي ژنتيك در پي اين دو توصيف زير داده خواهد شد ضمناً تعريف بعضي از اصطلاحات در انتهاي اين مقاله آمده است .


1- مهندسي ژنتيك در گياهان چگونه صورت مي گيرد: دانشمندان معمولاً از مهندسي ژنتيك در عالم طبيعت در انجام كارهايشان الگو برداري مي كنند. مهندسي ژنتيك در عالم طبيعت در يك باكتري خاكزي تحت عنوان آگروباكتريوم تاموفاشين را به كار رفته است. اين باكتري شامل يك DNA حلقوي كوچك و آزاد بنام پلاسميد مي باشد از پلاسميد اين باكتري غالباً براي تغيير ساختار ژنتيكي يك گياه حساس به بيماري گال استفاده مي‌شود. دانشمندان در گام اول ژنهائي را كه يك خصوصيت مطلوب و يا يك صفت اتصالي را كنترل مي‌كنند ،شناسائي مي كنند. تا در گام بعدي اين ژن مطلوب را به گياه مورد نظر انتقال دهند. براي انجام چنين كاري در گياهي كه حاوي آن ژن مطلوب هست، ژن مربوطه را را از قطعه DNA آن گياه با استفاده از آنزيم‌هاي خاصي جدا مي‌كنند. اين آنزيم‌ها مانند يك قيچي عمل كرده و نيز پلاسميد حاصل از باكتري آگروباكتريوم را با همان آنزيم‌ها برش مي دهند و ايجاد يك قطعه DNA باز مي كنند سپس اين پلاسميد باز شده را در مجاورت ژن مطلوب قرار داده و با يكديگر ادغام مي كنند و با استفاده از آنزيمهاي خاصي اتصالات مربوطه را بين اين ژن و پلاسميد انجام مي‌دهند. آنها مي‌توانند پلاسميدي را توليد كنند كه حاوي اين ژن مطلوب مي‌باشد. چنين پلاسميدي را DNA ي نوتركيب يا RDNA مي‌نامند دانشمندان اين مجموعه را (پلاسميد نو تركيب) به داخل باكتري آگرو باكتريوم بر مي‌گردانند و در نتيجه اين باكتري شامل پلاسميد تغيير يافته مي‌شود . مجموعه پلاسميد+ ژن مطلوب+ آگروباكتريوم به گياه مورد نظر منتقل مي‌شود.


بعضي از سلولهاي اين گياه، ژن مربوطه را از پلاسميد دريافت كرده و جزء ساختار DNA خودي مي‌كنند. وقتي چنين سلولهاي گياهي در محيطهاي كشت رشد داده مي شوند، توليد گياهان كوچكي مي‌كنند كه مي‌توان وجود صفت جديد مورد انتظار از ژن انتقال يافته را در آنها تست كرد. اين چنين گياهاني ناميده مي‌شوند گياهان تراريخت و بايد آزمونهاي بيشتري بر روي آنها صورت گيرد


بيوتكنولوژي مفهوم گسترده‌اي است كه به استفاده از موجودات زنده و مشتقات حاصل از آنها براي توليد محصولات مفيد و سودآور اطلاق مي‌شود. اين تعريف كلي كليه فعاليتهاي مرتبط با صنايع سركه، تخمير خمير نان، مواد آلي، مواد توليدي براي كنترل حشرات و اصلاح گياهان و جانوران و محصولات توليدي و حيوانات اهلي را در بردارد. در حقيقت علم كشاورزي به تنهايي مي‌تواند منشاء تكنولوژي زيستي باشد. قرن اخير با افزايش اطلاعات حاصل از ژنتيك و اصلاح نباتات در ما مواجه با بهبود عملكرد گياه چه از لحاظ كمي چه از لحاظ كيفيت مي‌باشيم. هم‌اكنون تكنولوژي جديد DNA نوتركيب اجازه تشخيص‌هاي و شناسايي‌ ، جداسازي و حتي تغيير ژنهاي و محصولات حاصل از آنها را در موجودات زنده به منظور ايجاد واريته‌هاي تراريخت فراهم مي‌كند. اين تكنولوژيها مكمل و افزايش‌دهنده دقت روشهاي سنتي اصلاحي به منظور افزايش غذا، فيبر و ساير محصولات حاصل از كشاورزي هستند. كشاورزان در آمريكا، كانادا و آرژانتين و ساير كشورها به سرعت با واريته‌هاي تراريخت و مهندسي ژنتيك شده آشنا شده‌اند. در بين سالهاي 1996 الي 2001، توليدات جهان محصولات تراريخت مانند سويا، پنبه، ذرت و كانوا، سير افزايش را داشته و نزديك به 125 ميليون آكروز (50 ميليون هكتار) از سطح زير كشت را به خود اختصاص داده است.


كشاورزان ايالت كاليفرنيا بالغ بر 350 محصول متفاوت را توليد كرده‌اند كه 79 تا از اين محصولات ملي معرفي گرديد. كاليفرنيا همچنين اولين توليد كننده غذاهاي تجارتي حاصل از واريته‌هاي ترانسژنيك مي‌باشد، گوجه‌فرنگي calgen,s flouer به طور گسترده در سالهاي 1994 در سطح تجارتي مورد كشت قرار گرفت اگر چه سهم قابل توجهي از محصول بازارهاي فروش را به به خود اختصاص نداده است. با اين حال بعد از آن فروش جهان محصولات زراعي تراريختي مانند ذرت، سويا و پنبه در مديترانه و جنوب امريكا، به طور قابل توجهي گسترش يافت. توليدات قابل توجه تجاري واريته‌هاي پنبه در كاليفرنيا از سال 1999 در كاليفرنيا آغاز شده و به سرعت، توليدات اين محصولات افزايش يافته است. ساير محصولات تراريخت ديگر در حال گسترش در كاليفرنيا مي‌باشد.


بهرحال معرفي محصولات تراريخت هيچ وقت با اطمينان كامل نبوده است و همواره در انجام اين تكنيكهاي جديد خطرات ناشناخته‌اي وجود دارد كه در مقايسه با روشهاي سنتي اصلاح نباتات معيارهاي غير قابل پذيرش را براي مصرف آنها ايجاد مي‌كند.


اين مقاله اساس ژنتيكي اصلاح نباتات و اينكه چگونه روشهاي سنتي اصلاح نباتات عمل مي‌كند و مقايسه بين روشهاي كلاسيك و نوين بيوتكنولوژي در اصلاح نباتات را مورد توصيف و بررسي قرار مي‌دهد.


اساس ژنتيكي اصلاح نباتات:


علم كشاورزي بر مبناي اهلي كردن گياهان وحشي و ايجاد محصولات منطبق بر نياز ما عمل مي‌كند. بشر در حدود ده هزار سال پيش زماني كه به كاشت و داشت واريته‌هاي خاصي از گياهان اقدام نمود، كشاورزي را براي توليد غذا ابداع كرد و لذا گياهان بوسيله انتخاب و انتقال صفات به نسلهاي بعد بهبود يافت. بعنوان مثال اهلي كردن ذرت بوسيله كشاورزان گذشته صورت گرفت. عمده صفات تغيير يافته مرتبط با اهلي كردن گياهان بود بعنوان مثال صفات (افزايش در توليد بذر، كاشت آسان، اندازه بزرگتر و ميزان محصول برداشت شده و تغيير در شكل ظاهري و كاهش و از بين بردن سوبستراهاي و مواد سمي و غيره ) بوسيله تمدن‌هاي كشاورزي گذشته مانند چين و مصر و ماديان صورت پذيرفت بعلاوه، اين محصولات كم‌كم با شرايط آب و هوايي خاص منطقه مورد كاشت تطابق و سازگاري يافتند و بنابراين از لحاظ ژنتيكي، صفاتي همچون كيفيت، مقاومت به استرس و مقاومت به بيماري در عملكرد مناسب را به دنبال خود همراه داشت. گياهان اهلي شده در كشاورزي بر اساس نتايج حاصل از تغيير ژنتيكي گياهان وحشي در هزاران سال پيش بوجود آمده‌اند. مطالعات علمي در مورد ژنتيك در حدود سال 1900 ميلادي با فعاليتهاي گرگور مندل آغاز شد. ما حالا مي‌دانيم كه ژنها واحدهاي وراثتي هستند كه از جنس رشته DNA كه در داخل كروموزم موجود در هسته همه سلولهاي موجودات زنده است استقرار يافته‌اند، البته بعضي از ويروسها حاوي ژنومي با تركيب DNA هستند. همه واحدهاي ژنتيكي موجود در كروموزم شامل 4 تركيب در مولكول DNA خود مي‌باشند. آدنين (A) تيمين (T) سيتوزين (C) گوانين، نزديك به هزار كلمه را مي‌توان با 26 حرف از الفباي انگليسي ايجاد كرد، هزاران ژن متفاوت از هم و خاص (تقريباً 9 هزار تا در مخمرهاي تك سلولي و 20000 در گياهان آغازيان و حدود 35000 ژن در انسان وجود دارد) كه مي‌تواند تنها از 4 باز آلي موجود در رشته DNA بوجود آيد و هر ژن تقريباً حدود 500 تا 2000 باز مي‌باشد در سيستم‌هاي بيولوژيك داخل سلول، اين واحدهاي نوكلئوتيدي قادر است به پروتئين تبديل شود كه در توالي خاصي از DNA يك پروتئين خاصي مربوط با خود را كد مي‌كند. فعاليت اين پروتئينها و وظايف و عملكرد آنها در موجودات مشخص شده است. موجوداتي كه توليد مثل جنسي دارند دو نسخه از كروموزمها را شامل مي شود و در طي فرآيند توليد مثل والدين بطور تصادفي يكي از كروموزمها را از ميان دو جفت به فرزندان و نتاج خود منتقل مي‌كند بنابراين نتاج متفاوت از همان والدين يكسان از لحاظ ژنتيكي بوجود مي‌آيد. با انتخاب افراد برتر از يك نسل مي‌تواند آنها را بعنوان والدين نسل بعد انتخاب و مورد آميزش قرار داد. و در نتيجه از اين طريق صفات مورد نظر و دلخواه را در نسل بعد افزايش داد و منجر به كاهش صفات نا مطلوب گشت، درك اصل ژنتيك و كاربردهاي آن در متد‌هاي اصلاح نباتات موجب بهبود مناسب و معقول نباتات گرديد. واريته‌هاي محصولات مدرن از لحاظ ژنتيك يكنواختي در عملكرد را نسبت به واريته‌هاي گذشته دارند. اصلاحگران جستجوي دائمي را براي شناسايي تركيبهاي ژنتيكي جديد را از گياهان مورد انتخاب بر اساس صفات مطلوب را انجام مي دهند به عنوان مثال صفاتي مانند كيفيت محصول، عملكرد منطقه‌اي، مقاومت به آفات و بيماريها از صفاتي هستند كه همواره مورد توجه قرار مي‌گيرد. اصلاحگران معمولاً به تلاقي مابين دو ژنوتيپ براي ايجاد تركيبات جديد ژنتيك صفات كه نهايتاً در فنوتيپ ظهور مي‌كند، مبادرت مي‌ورزند منبع اوليه تنوع ژنتيكي در ژرم پلاسم داخل در گونه گياهي وجود دارد و و بطور عمده مرتبط با گونه‌هاي وحشي است كه قادر هستند در داخل خود گشني كنند. براي بسياري از گونه‌هاي گياهي اصلاحگران عمدتاً ژنهايي را كه در گونه‌هاي وحشي قبلاً وجود دارد و باعث افزايش تنوع ژنتيكي مي‌شوند را انتخاب مي‌كند. هيبريداسيون و دورگ‌گيري بين گياهان و گونه‌هاي وحشي امكان دستيابي به ژنهاي باارزش را و انتقال آنها را براي بهبود عملكرد ژنتيك محصولات زراعي فراهم مي‌كند. به عنوان مثال همه محصولات تجارتي حاوي يك مقاومت تركيبي به قارچها و باكتريها و بيماريهاي ويروسي هستند كه عمدتاً از گونه‌هاي وحشي نشات گرفته است (اينتروگرسيون= انتقال ژنهاي مقاومت از يك گونه به گونه ديگر از طريق تلاقي با حفظ ساختاز ژنتيكي گياه گيرنده) تنوع ژنتيكي مي‌تواند همچنين از طريق جهش القائي افزايش يابد يا تغيير در ساختار DNA هرگياه باعث افزايش ميزان تنوع خواهد شد. در سال 1950 بالغ بر 2000 واريته گياه از طريق جهشهاي تصادفي القائي باعث تغيير صفات ژنتيكي گرديد. و سپس انتخاب از ميان اين نتاج باعث بهبود عملكرد آنها شد. روشهاي ويژه هيبريداسيون همچنين ميزان يكنواخت در توليد عملكرد را افزايش داده دانشمندان در سال 1920 به اين نكته پي بردند كه بعضي از محصولات مانند ذرت بطور مداوم به علت خود گردافشان داخل خود تلاقي مي‌يابند و ايجاد همخون مي‌كند و در نتيجه ميزان هتروزيسي و برتري بسرعت طي چندين نسل متوالي رو به كاهش خواهد بود بهرحال اگر دو گياه اينبرد ويژه را با يكديگر تلاقي دهيم در نتاج حاصل كه با نماد F1 نشان داده مي‌شود غالباً در نتيجه پديده هتروزيسي و هيبريدي ويگور ميزان عملكرد نتاج از ميانگين عملكرد والدين بيشتر خواهد بود. اين پديده بعنوان هتروزيسي يا هيبريدي ويگور است كه اساس ايجاد بسياري از بذرهاي هيبريد براي ذرت، سورگوم و آفتابگردان و بسياري از سبزيجات مي‌باشد. توليد دانه‌هاي هيبريد نيازمند دستكاري ژنتيكي براي توليد والدين اينبريد مي‌باشد. يك تلاقي خاص بين دو والد و ايجاد نتاج F1 براي زارعان بايد تعريف شود در نتيجه گياهان حاصل از اين بذرهاي هيبريد، در فنوتيپ فرد، هتروزيس مغلوب را نشان مي دهند اما بايد بخاطر داشت كه در نسل F2 متعاقب از F1 اين ميزان سود مندي در نتيجه ترتيب و در كنار هم قرار گرفتن تصادفي اللهاي(گامتهاي) حاصل از بين خواهد رفت. و بنابراين زارعان براي رفع اين مشكل بايد به خريد بذرهاي جديد F1 بمنظور دستيابي به همان عملكرد بالا اقدام و مبادرت ورزند. صرفنظر از اينكه تنوع ژنتيكي بر اساس روشهايي، مديريت مي‌شود نتاج حاصل بايد مداوماً براي شناسايي گياهان والد آزمون مي‌شود. فلذا اصلاحگران نباتات بايد جمعيت بزرگي از گياهان را با استفاده از روشهاي مختلف (انتخاب انفرادي، لاين بردينك، انتخاب فاملي) آزمون كنند به طور كلي، تنها در صد كمي از گياهان قادر هستند كه صفات مطلوب را در خود نشان دهند و بنابراين از بين جمعيت بزرگ تعداد كمي به عنوان والدين نسل بعد انتخاب مي‌شود. با تركيب روشهاي مناسب و عملي زراعي و بهبود ژنتيك واريته‌هاي زراعي بطور تصاعدي با افزايش عملكرد محصول و كيفيت آن مواجه خواهيم شد. بطور كلي تخمين زده مي‌شود كه تقريباً نصف افزايش در عملكرد محصول در 50 سال اخير در نتيجه بهبود ژنتيكي گياهان حاصل شده است و نصف ديگر آن مربوط به بهبود مديريت و تكنيكهاي مرتبط با آن (كود، آبياري، كنترل بيماريها و آفات مي‌باشد). هر دو مراكز تحقيقاتي دولتي و شركتهاي خصوصي موجب بهبود عملكرد محصولات زراعي مي‌شوند. سازمانهاي خصوصي عمدتاً بدنبال خصوصياتي هستند كه بهبود آنها ميزان فروش محصولات مورد عرضه را تحت تاثير قرار مي‌دهند. در سال 1930، سازمان ثبت اختراع امريكا به اصلاحگران اجازه داد كه از مقررات تدوين شده براي واريته‌هاي گياهي و بسياري از نهالهاي درختان و سبزيجات استفاده كنند و در سال 1970 سازمان حمايت از واريته‌‌هاي گياهي، مقررات خاصي را براي توسعه واريته‌هاي ژنتيكي خاص در بهبود عملكرد تصويب كرد، بهرحال واريته‌هاي هيبريد F1 نمي‌توانست شامل اين قوانين شود چرا كه در نتيجه و نسل‌گيري از آنها نمي‌تواند بر خلاف محصولات تجارتي و واريته‌هاي خودگشني مانند سويا و گندم و پنبه به همان نتايج مورد انتظار رسيد.


روشهاي كمكي براي بهبود عملكرد گياهان:


روشهاي اصلاحي كه در بالا مورد توصيف قرار گرفت بطور قابل ملاحظه قادر به بهبود عملكرد و كيفيت محصولات مدرن امروزي هستند. ابزارهاي كمكي نيز همچنين براي بهبود و افزايش عملكرد ژنتيكي در محصولات زراعي وجود دارد. به همراه روشهاي اصلاحي كلاسيك و متداول اين روشها نيز نسلهاي بسياري براي برآورد مناسبتر نيازهاي مورد نظر ما در اصلاح نباتات بوجود آمده است.


پيوندزدن و تكنيكهاي كشت بافت:


پيوند بافت از دو واريته متفاوت از گونه‌هاي گياهان از زمانهاي بسيار قديم در گياهان چوبي و درختان مورد استفاده قرار مي‌گيرد، برش قطعه خاصي از يك واريته و پيوند آن به ساقه از گياه با منشاء ژنتيكي متفاوت معمولاً براي افزايش مقاومت به بيماري، افزايش توليد و عملكرد و تحريك رشد اين محصولات مورد استفاده قرار مي‌گرفت، واريته‌هاي با پتانسيل ژنتيكي مناسب حاصل از طريق موتاسيون القائي يا تلاقي جنسي مي‌تواند بسرعت از طريق پيوندزدن به واريته‌هاي ديگر تكثير شوند.


كشت بافت:


كاربرد كشت بافت در بهبود عملكرد گياهان از سال 1940 آغاز شده است در ساده‌ترين (مفهوم)، كشت بافت به روشي اطلاق مي‌شود كه در آن جنين مورد كشت يا يك گياه كوچك در آزمايشگاه در يك محيط مغذي قرار مي گيرد تا اينكه مرحله انتقال آن به خاك در آن فرا رسد. قطعات با قابليت رشد بسيار (مريستم‌ها) ويژگيها مناسب براي دوباره بوجود آوردن يك گياه كامل از يك سلول را دارند. تحت شرايط كاملاً كنترل شده بافتهائي مي توانند از گياه جدا شود و سلولهاي آن جدا شود و هر كدام از آنها رشد داده شود كه اين توده سلولي حاصل از كشت بافت كالوس ناميده مي شوند. كه قدرت بسيار مناسب براي توليد يك گياه كامل را دارد. اين تكنيك (كشت بافت) مي تواند به عنوان يكي از شيوه هاي مناسب براي تكثير و بهبود عملكرد گياهان مورد استفاده قرار ميگيرد.


ميكرو پرو پاگيشن:


ميكروپرو پاگيشن توليد چندين كپي از يك گياه منفرد با استفاده از تكنيكهاي كشت بافت مي باشد. غالباًَ بافتهاي مورد استفاده بافتهاي مريستمي است كه در جاهايي كه برگهاي جديد و ساقه توليد مي شود هر قطعه قادر است كه منجر به ايجاد يك گياه كامل شود. در بسياري از موارد ويروسها ئي كه منجر به آلودگي گياهان مي شوند در اين قطعات كوچك وجود ندارد و بنابراين از طريق اين تكنيك مي توان گياهان بالغ عاري از ويروس ايجاد كرد. به عنوان مثال روش تكثير معمولي در سيب زميني از طريق غده يا بذر مي باشد در نتيجه گال هايي كه از شبدرهاي مورد كشت در سال قبل بوده قادر به انتقال ويروس به محصولات جديد هر سال مي باشد. و نتيجتاًَ شيوع بيماري در گياه باعث كاهش ميزان عملكرد مي شود. با استفاده از روش ميكروپروپاگيشن سيب زميني و گياهان galic در آزمايشگاه مي توان امكان شيوع و ابتلا به بيماري هاي ويروسي را با كاشت گياهان عاري از ويروس كاهش دارد و نتيجتاًَ باعث افزايش قابل توجه محصول شد. روش ميكروپرو پاگيشن يكي از روشهاي كاربردي براي توليد محصولات كشاورزي مي باشد . و براي تكثير بسياري از محصولات از اين روش استفاده مي شود .


كشت جنين:


كشت جنين معمولاًَ در گياهان هيبريدي كه از تلاقي والدين وحشي حاصل مي شود مورد استفاده قرار مي گيرد كه معمولاًَ‌از تلاقي والدين توليد بذرهاي زاياي بالغ با مشكل روبروست. در اين مورد بافتهاي جنين نابالغ را مي توان از تبديل شدن به بذر بالغ ممانعت كرد و در آزمايشگاه از كشت جنين به گياهان هيبريد رسيد. كشت جنين اصلاح گر را كمك مي كند تا بطور موفقيت آميزي به ايجاد تلاقي بين والدين وحشي شمار زيادي از گونه ها براي دستيابي به طيف وسيعي از ژنها بپردازد و از اين طريق باعث بهبود عملكرد ژنتيكي گياهان شود، تلاقي چنين گياهان و كشت جنين ابزارهاي سودمندي هستند كه به خصوص باعث انتقال ژنهاي مربوط به مقاومت از والدين و خويشاوندان وحشي به محصولات زراعي مي شود.


كشت Anther ( بساك ):


كشت Anther بساك يكي از كاربردهاي ويژه واريته هاي هيبريد مي باشد و قدم اول است براي توسعه لاينهاي والدين اينبرد بوسيله خود گرده افشاني مداوم تكثير مي شود. اين روش مي تواند در بعضي از محصولات بسيار فرايند كند باشد منجمله در پياز و هويج كه به طور معمول براي گلدهي نياز به 2 سال دارد بهر حال با استفاده از كشت دانه گرد در آزمايشگاه ، گياهان هيبريد كه شامل يك كپي از كرموزوم خود هستند مي‌توانند توليد كنند اين گياهان مي‌توانند با روشهاي القائي كروموزمها خود را مضاعف كنند كه از جمله اين روشها تيمارهاي شيميايي است كه نتيجه سريعي را در برداشت و منجر به توليد دو سري كروموزم مشابه مي‌شود. اين روش به طور تصاعدي باعث كاهش زمان مورد نياز براي ايجاد والدين اينبرد در واريته‌هاي هيبريد F1 و سودمندي انتخاب صفات مغلوب مي‌شود.


كشت سلولي (كشت كالوس):


كشت كالوس همچنين براي توليد جنينهاي چندگانه كه مي‌تواند رشد كرده و به گياه كامل تبديل شود مورد استفاده قرار گيرد. در اين روش تعداد نامحدودي گياه مي‌تواند با كشت سلول بدست آيد. تنوع سوماكلوني، تنوع ژنتيكي است كه كه در بخش كوچكي از سلولهاي حاصل از كشت كالوس بدست مي‌آيد. بسيار از گياهان قادرند از كالوسهاي كه از لحاظ ژنتيكي يكسان هستند بدست آيد. به عنوان مثال واريته‌هاي هويج و فلفل خوشخوراكي از ميان گياهاني كه از كشت منتج شده‌اند انتخاب مي‌شوند.


پروتوپلاست فيوژن:


پروتوپلاست فيوژن يكي ديگر از روشهاي توليد واريته‌هاي جديد ژنتيكي در آزمايشگاه مي باشد. يك پروتوپلاست از يك سلول گياهي كه ديواره سلولي آن با استفاده از آنزيم از بين رفته مي‌تواند با پروتوپلاست ديگر ادغام شود و DNA انها در يكديگر مخلوط شود سلولهاي ادغام شده سپس قادرند كه يك گياه كامل را بوجود بياورند. پروتوپلاست فيوژن همچنين براي انتقال نر عقيمي از گونه‌هاي براسيكا (كلزا) مورد استفاده قرار مي‌گيرد تا بذرهاي هيبريد F1 را توليد كند.


انتخاب براساس نشانگرها و اطلاعات ژنوم:


انتخاب براساس نشانگر ها بهبود تصاعدي در بازده روشهاي اصلاحي را كه با استفاده و بر اساس برآيند اثر ژنها صورت مي پذيرد باعث مي شود يك ماركر (يك ناحيه شناخته شده) در محل خاص از توالي DNA مي باشد. ماركرها مي توانند براي انتقال يك ژن از يك واريته به واريته جديد و يا براي آزمون گياهاني كه چند ژن به آنها انتقال يافته مورد استفاده قرار گيرد. نشانگر ها مي توانند بر اساس اطلاعات DNA يا پروتئين باشند. ماركرهاي DNA به شناسائي محلها ئي از توالي هاي DNA كه در واريته هاي مختلف با هم متفاوت‌اند مي پردازند. اين نشانگر ها مي توانند در محلهائي در داخل ژن يا بين دو ژن باشند. تفاوت در نشانگرها چند شكلي يا پلي مورفيسم مي گويند كه راههاي متفاوتي براي تعيين چند شكلي در داخل كروموزوم موجود مي‌باشد. ماركرهاي پروتئيني بر اساس تفاوت در پروتئين كه از يك ژن ساخته مي شود طراحي شده اند. آنزيم‌ها پروتئينهايي هستند كه واكنشهاي شيميايي خاصي را كاتاليز مي كند و بنابراين مي توان فعاليت آنها را مورد ارزيابي قرار داد. گياهان معمولاًَ حاوي چندين نسخه از آنزيم‌هاي مشابه‌اي هستند كه به طور قابل ملاحضه اي از لحاظ اندازه و تغييرات و تفاوتهاي قابل تشخيص از هم دارند. اين نوع آنزيمها را ايزوزايم مي گويند كه اندازه آنها معمولاًَ در ژنوتيپهاي مختلف گياهي متفاوت مي باشد. در اين مورد ژنهاي كد كننده براي يك ايزوزايم خاص مي تواند بوسيله بررسي نحوه توارث ايزوزايم مورد شناسائي قرار گيرد. پروتئينهاي زيادي هم وجود دارند كه جزو گروه آنزيمها نيستند و به عنوان پروتئين ذخيره هاي دانه در دانه غلات قرار دارد كه مي‌توانند جداسازي، رنگ آميزي شوند و الگو هاي باندي متفاوتي را بر حسب خصوصيت ژنوتيپ حاوي آن پروتئين از خود بروز دهند. هر دو نشانگر هاي پروتئيني و DNA به طور گسترده در اصلاح نباتات مورد استفاده قرار مي گيرد اما در سالهاي اخير استفاده از نشانگرهاي DNA گسترش بيشتري داشته و در اولويت تحقيقات مي باشد شمار بسياري از نشانگر هاي مبتني DNA در نواحي مختلف موجودات شناسائي شده است و آنها تحت تاثير مرحله جوانه زدن به خوبي و با دقت مناسب مشخص شوند و در نتيجه گياهاني كه فاقد صفات مطلوب هستند پس از تست نشانگر مي توانند حذف شوند قبل از اينكه با هزينه سنگين آنها را به گلخانه و يا به مزارع كاشت انتقال داد. وقتي يك ژن خاصي از گياه وحشي به گياه زراعي از طريق تلاقي انتقال مي‌باشد بطور همزمان و تصادفي چندين ژن نامطلوب نيز غالباً از گياه وحشي انتقال مي يابد كه اين هميشه يك معضل ناخواسته است با استفاده از تلاقي متناوب در واريته‌هاي زراعي مي‌توان درصد سهم ژنهاي تيپ وحشي را از 50 درصد در F1 به 25 و 5/12 درصد كاهش داد و در نتيجه فقط به ژن مطلوب اجازه داد كه در نسلهاي مختلف حضور داشته باشد. روشهاي كلاسيك اصلاح نباتات نياز به ابزارهاي مناسبي دارند كه بتواند سودمنديهاي مورد نياز را حاصل نمايد بعنوان مثال يك آنزيم ايزوزايم به طور سريع در واريته‌هاي گوجه‌فرنگي حاوي ژن Mi (ژن مقاوم به نماتد) وجود دارد. ژن Mi بطور عمده در خويشاوندان نزديك وحشي گوجه‌فرنگي شناسايي شد و از اين خويشاوندان وحشي به واريته‌هاي زراعي از طريق آميزش جنسي و كشت جنين منتقل شده است. پيشرفتهاي حاصل براي ايجاد واريته‌هاي مقاوم به نماتد از طريق روشهاي كلاسيك آهسته مي باشد و نياز به كاشت گياهان حاصل و انتظار براي رشد و بلوغ آنها دارد و سپس امتحان مقاوم متعاقب آلودگي را مي‌طلبد. بعدها ژن كد كننده ايزوزايم خاص در والدين وحشي در روي كروموزمي كه ژن Mi وجود دارد مكان‌يابي شد. اين نشانگر ايزوزايم همراه با ژن Mi در تلاقيهاي جنسي منتقل مي‌شود. اين دو ژن فاصله بسيار كمي را در روي DNA از يكديگر دارند. بطوريكه از لحاظ ظاهري همه گياهاني كه در آنها ژن Mi به توارث مي‌رسد همچنين حاوي نشانگر ايزوزايم مربوطه خواهد بود و بعداً مشخص شد كه بين اين دو ژن پيوستگي وجود دارد و بنابراين اصلاحگران مي‌توانند از روي اين نشانگر ايزوزايم پيش‌بيني كنند كه در كدام گياهان ژن Mi انتقال يافته است. آزمون نشانگر ايزوزايم مي‌تواند بطور قابل توجه زمان آزمون كلاسيك موجود را كاهش دهد. نشانگرهاي DNA براي آزمون توارث بسياري از ژنها بطور همزمان به گياهان مفيد مي‌باشد و راهي ساده و مناسب استفاده از ابزارهاي قدرتمند براي بهبود عملكرد گياهان هستند. الگوهاي باندي UPC (كد گذاري) به اصلاحگر اجازه مي‌دهد كه تمامي ژنهاي مطلوب را شناسايي كند. همچنين نشانگرهاي DNA مي‌تواند براي اثبات انتقال ژنهاي مقاومت به آفات و يا براي انتخاب صفاتي كه توسط چندين لوكوس ژني با روابط پيچيده بين آنها كنترل مي‌شوند ( مثل صفت طعم ) ارزيابي والدين از لحاظ تنوع ژنتيكي مورد استفاده قرار گيرد. بـراي دستيابي به اطلاع بيشتر به بخش انگشت‌نگاري سبزيجات انتخاب بر اساس نشانگرهاي مولكولي با آدرس اينترنتي http: //vric.vcdavir.edu مراجعه كنيد.


تكنولوژي DNA نوتركيب:


تكنيك كلونينگ DNA


صفات اقتصادي در گياهان از طريق ژنهايي كه بر روي DNA اين گياهان وجود دارد كد مي‌شود در سال 1973 امكان شناسايي مولكولهاي DNA توسط محققين دانشگاه كاليفرنيا و استانفرد فراهم شد. آنها روشهايي كه براي جداسازي قطعات خاصي از مولكولهاي DNA ، اضافه كردن يك قطعه DNA به يك ناقل و استفاده از باكتريها بعنوان ماشينهاي همانندسازي بيولوژي و براي توليد مقادير زيادي از مولكولهاي DNA توسعه دادند . اين روشهاي DNA نوتركيب به محققان امكان داد تا ژنهاي مورد نظر را از هر موجودي جدا و آن را تكثير كنند و مقادير زيادي از اين ژنها را بدست آورند و خصوصيات و وظايف آنها را مورد بررسي قرار دهند. اين تكنيكها بر اساس آنزيمهاي برشي مي باشد كه مي‌تواند يك قطعه خاصي از DNA را شناسايي و آن را قطع كنند. انتهايDNA كه قطع مي‌شود مي‌تواند به دو صورت صاف و يا انتهايي چسبنده باشد. مفهوم انتهايي چسبنده اين است كه اين قطعات حاصل از برش قادرند به رشته‌هاي ديگر DNA كه توالي مكمل آنها را دارد متصل شوند. بنابراين اگر دو قطعه DNA با يك آنزيم بريده شود دو انتهاي چسبناك در دو طرف DNA هر يك بوجود مي‌آيد كه داراي توالي DNA مكمل و قابليت اتصال به يكديگر مي‌باشند بنابراين اگر آنزيم ليگاز در محيط باشد امكان اتصال فراهم مي‌شود اين توانايي موجب اتصال دو مولكول DNA متفاوت در آزمايشگاه و ايجاد مفهومي مي‌شود كه از اين بنام تكنولوژي DNA نوتركيب ياد مي شود در عمل يك ژن مطلوب را مي‌توان با استفاده از آنزيمهاي برشي، برش داد و آن را در داخل يك ناقل وارد كرده و به يك سلول باكتريايي انتقال داد. ناقل DNA (پلاسميد) قابل تكثير مي‌باشد و باعث توليد بسياري از قطعات حاوي DNA وارد شده مي‌شود بعلاوه پلاسميد حاوي ژنهاي مجزاي ديگري است كه مسؤل مقاومت آنتي‌بيوتيك در پلاسميد مي‌باشد بنابراين در صورت قراردادن پلاسميد حاوي ژن انتقال داده شد در محيط كشت، قابل شناسايي هستند ماركرهاي انتخاب بنابراين براي شناسايي سلولهاي كه ترانسفرم شده‌اند ضروري است از اين سلولها مي‌توانند در نهايت آن ژن را جدا و خالص‌سازي كنند. براي درك، اصول كلي DNA نوتركيب نمودار شماره 8 مراجعه شود علت موفقيت در تكنولوژي DNA نوتركيب اين است كه ساختار شيميايي DNA نوتركيب اين است كه ساختار شيميايي DNA در موجودات مختلف مشابه است و بنابراين دانشمندان امروزه مي‌توانند كپي‌ها و ژنهاي تغيير يافته را از يك موجود به موجود ديگر انتقال دهند. از لحظ تئوري هر ژني از يك موجود به موجود ديگر با استفاده از تكنولوژي DNA نوتركيب قابل انتقال مي باشد. ژن وارد شده به موجود مي تواند وظيفه خود را كه قبلاً برعهده داشته، انجام دهد. تكنولوژي DNA نوتركيب اصلاحگران نباتات را قادر ساخته كه از ژنهاي مفيد جدا شده در دسترس براي بهبود ژنتيكي عملكرد استفاده كنند، بدون اينكه نياز به خويشاوندي بين دو واريته مورد تلاقي باشد. توانايي جدا سازي قطعه هاي از DNA و تعيين توالي محتواي بازي آن سبب انفجار اطلاعات بيولوژيكي شده است. پروژه هاي ژنوم توالي DNAو همه ژنهاي موجود در يك فرد را مورد بررسي قرار مي دهند اطلاعاتي كه اخيراً از پروژه هاي ژنوم انسان حاصل شده است منجر به افزايش درك ما نسبت به بيماريهاي انسان و ابداع تيمارها و روشهاي درماني خاص شده است. توالي ژنوم يك مدل گياهي مانند آرابيدوسيس در دسامبر 2000 كامل شده است. اين پروژه ها به روشني حكايت از وجود تشابهات قابل توجه ژنتيكي بين نه تنها بيشترين گياهان بلكه همچنين بعضي از گياهان، حيوانات و ميكروارگانيسم‌ها دارد. اين نتايج به روشني وجود حفاظت در مسير حيات را نشان مي‌دهد.


تكنيكهاي ترانسفورماسيون:


ژنهايي كه ازيك موجود كلون مي شوند، آنها مي توانند به داخل همانگونه يا داخل ارگانيسم هاي متفاوت انتقال يابند و ايجاد افراد تراريخت را نمايند. بنابراين با استفاده از ساختار ژنتيكي ابتدا يي باكتري مي توانند يك ژن كلون شده را به طور نسبتا آسان به ديگران انتقال داد.بنابراين اولين كاربرد DNA نوتركيب انتقال ژنهاي مفيد به داخل باكتري مي باشد. اولين موجود ترانس ژن در سال 1981 مربوط به باكتري مهندسي ژنتيك بود كه هيدرو كربنات توليد مي كرد، هم اكنون اكثرا پنيرهاي با استفاده از كيموزين تهيه مي شوند كايموزين از استخراج ميكروبي، باكتريهاي كه ژن كايموزين در آنها كلون شده بدست مي آيد و اين روش در مقايسه با استخراج اين آنزيم از معده گوساله سودمندي و بازدهي مناسبي دارد. بيشترين انسولين مورد استفاده براي مصارف درماني ديابت در انسان با استفاده از تظاهر ژن انسولين انساني در ميكروبها مي باشد و بسياري از مواد داروئي در قارچها، حشرات و سلولهاي پستانداران مهندسي ژنتيك شده حاصل مي شود. انتقال ژنهاي كلون شده به داخل گياهان يك راه متفاوت از انتقال ژن به باكتري و سلولهاي حيواني است. بطور معمول اكثرا روشهاي ترانسفورماسيون با استفاده و بهر ه گيري از باكتري اگروباكتريوم براي انتقال به داخل گياهان صورت مي گيرد. وقتي اگروباكتريوم حاوي ژن وارد بافت گياهي ميشود DNA خود را به داخل كروموزوم گياهي تزريق مي كند و در نتيجه همراه با باكتري مذكور ژن مورد نظر در داخل گياه تكثير مي شود. در سال 1980 دانشمندان كشف كردند كه چطور با استفاده از آكروباكتريوم بتوانند ژنهاي كلون شده را به داخل كروموزومهاي گياهي منتقل منتقل كنند. ديدگاه دوم براي توليد گياهان تراريخت استفاده از روش بيوليستيكBolistic)) است كه در اين روش ، در اين روش DNA مورد نظر را با سرعت بسيار ذرات فلزي به داخل بافت گياهي وارد مي كنند و در نتيجه ادغام DNA با كروموزوم گياهي صورت مي گيرد. در سلولهاي تراريخت از اين طريق با استفاده از تكنيك كشت بافت قادر به تكثير هستند. روشهاي توليد گياهان تراريخت مي تواند براي افزايش تظاهر يا كاهش تظاهرات صفات در محصولات زراعي مورد استفاده قرار گيرد. در مرحله ايجاد كلونهاي DNA ، يك بخش مهم و بحراني در فرايند ترانسفورماسيون انتخاب افراد ترانس‌ژني است كه تنها يك بخش كوچك سلول يا بدر حاوي ژن مطلوب موردنظر مي‌باشد. بطور كلي تركيب يك ژن مرتبط با آنتي بيوتيك و سپس انتخاب تنها سلولهاي گياهي كه قادر به رشد در آنتي بيوتيك هستند. بعضي مردم عقيده دارند كه كاربرد گسترده چنين ژنهايي باعث افزايش مقاومت به آنتي‌بيوتيك در هنگام شيوع پاتوژنهاي انساني و ايجاد مشكلات پزشكي مي‌شود بهرحال احتمال اين چنين مواردي منتفي است آنتي‌بيوتيك كه براي ترانسفورماسيون در گياه استفاده مي‌شود. عمدتاً آنهايي هستند كه بندرت در پزشكي و دامپزشكي مورد استفاده قرار مي‌گيرد در غير اينصورت شكلهاي جايگزين ژنهاي نشانگر براي جايگزيني با روشهاي مقاومت آنتي‌بيوتيك بايد ابداع شود.


گياهان ترانس ژنتيك بعضي مواقع تحت عنوان GMO اطلاق مي‌شود عليرغم استفاده گسترده جهاني آنها اين اصطلاح گمراه كننده است چون همه گياهان اهلي و حيوانات اهلي به نوعي تغيير ژنتيك يافته هستند با اين تفاوت كه روش تغيير شكل از طريق كلاسيك يا نوين بوده‌است. اين گياهان مي‌توانند همچنين با اصطلاح ترانس ژنتيك معرفي شوند يعني گياهاني كه حاوي ژن كلون شده در خود مي‌باشند. تكنيكهايDNA نوتركيب و ترانسفورماسيون اجازه مي‌دهند به اصلاحگران تا از ژنهاي مهم از هر موجودي به عنوان ابزار براي بهبود محصولات كشاورزي استفاده كنند. به عنوان مثال‌براي افزايش تجمع بتاكاروتن در برنج(بتاكاروتن پيش ساز ويتامين A) يك برنج نوتركيب به نام برنج طلايي(Golden Rice) ايجاد شده است. دانشمندان از ژنهاي باكتري ، ويروس استفاده مي كنند. روشهاي ايجاد گياهان تراريخت موجب انتقال صفات مطلوب به گياهان و ايجاد تغييرات ويژه در صفت مورد علاقه مي‌شود برعكس بسياري از ژنهايي كه منتقل مي‌شود در زماني كه اصلاحگر از تلاقي طبيعي بين دو گياه استفاده مي‌كند، ناشناخته و غالباً نا مطلوب هستند به عنوان مثال وقتي ژن Mi كه عمل آن ايجاد مقاومت به نماتد است به داخل گوجه فرنگي از طريق تلاقي كلاسيك انتقال مي يابد، كل DNA دچار تغيير مي‌شود و اين تغيير 70 برابر بزرگتر از زماني است كه تنها ژن Mi را به گوجه‌فرنگي انتقال مي دهيم. بهرحال استفاده از ژن كلون شده Mi كه تنها براي انتقال صفت مقاومت به نماتد مي باشد بدون اينكه مقادير اضافي از DNA منتقل شود . درختان چوبي و محصولات ديگر با استفاده از روشهاي كلاسيك بطور متفاوتي بهبود ژنتيك مي يابند چون زمان طولاني براي بذر دهي و شروع گلدهي نياز است و صفات خاصي در بعضي از واريته‌ها به سختي به سختي و در طولاني مدت از يك گونه به گونه ديگر انتقال مي‌يابد به عبارت ديگر اگر تنها يك يا چند ژن مقاومت به بيماري‌ يا آفت. آن مهم است كه تركيب و ساختار ژنتيكي قبلي خود گياه تا حدالامكان حفظ شود بنابراين روشهاي انتقال ژن ممكن است ابزار مناسب را براي بهبود محصولات و درختان فراهم كند.


ديدگاههاي در حال توسعه در اصلاح نباتات:


اصلاحگران نباتات با استفاده از روشهاي كلاسيك منابع ژنتيكي محدودي را براي بهبود عملكرد محصولات زراعي دارند و روشهاي DNA نوتركيب امروز به طور قابل توجه‌اي اين منابع را افزايش مي دهند. واريته‌هاي ترانس ژن اگر چه از لحاظ سود اقتصادي براي كشاورزان مناسب هستند، ولي ميزان مصرف آنها كاهش مي‌يابد و استفاده از اين گياهان ميزان فرسايش خاك را به حداقل ممكن مي‌رساند. ديگر انتشارات سرويس خبري بيوتكنولوژي كشاورزي كاليفرنيا توليدات مشابه ترانس ژنتيك و مباحث پيرامون معرف آنها را شرح خواهد داد.
 

خیال شیشه ای

مدیر بازنشسته
کاربر ممتاز
[h=1]دید کلی[/h]زیست فناوری از جمله واژه‌های پر سرو صدای سالهای اخیر است.این واژه را درست یا نادرست به مفهوم همه چیز برای مردم بکار می‌برند. زیست فناوری را در یک تعریف کلی به کارگیری اندامگان یا ارگانیسم یا فرایندهای زیستی در صنایع تولیدی یا خدماتی دانسته‌اند. تعریف ساده این پدیده نوین عبارت است از دانشی که کاربرد یکپارچه زیست شیمی ، میکروب شناسی و فناوریهای تولید را در سیستمهای زیستی به دلیل استفاده‌ای که در سرشت بین رشته‌ای علوم دارند مطالعه می‌کنند.در تعریف دیگر زیست فناوری را چنین تشریح کرده‌اند:


http://www.www.www.iran-eng.ir/img/daneshnameh_up/2/2c/bipthecnology2.JPG



فنونی که از موجودات زنده برای ساخت یا تغییر محصولات ، ارتقا کیفی گیاهان یا حیوانات و تغییر صفات میکروارگانیسمها برای کاربردهای ویژه استفاده می‌کند.زیست فناوری به لحاظ خصوصیات ذاتی خود دانشی بین رشته‌ای است. کاربرد اینگونه دانشها در مواردی است که ترکیب ایده‌های حاصل در طی همکاری چند رشته به تبلور قلمرویی با نظام جدید می‌انجامد و زمینه‌ها و روش شناسی خاص خود را دارد و در نهایت حاصل بر هم کنش بخشهای گوناگون زیست شناسی و مهندسی است. زیست فناوری در اصل هسته‌ای مرکزی و دارای دو جزء است: یک جزء آن در پی دستیابی به بهترین کاتالیزور برای یک فرایند یا عملکرد ویژه است و جزء دیگر سیستم یا واکنشگری است که کاتالیزورها در آن عمل می‌کنند.
[h=1]پیدایش زیست فناوری[/h]سابقه استفاده از میکروارگانیسمها برای تولید مواد خوراکی نظیر سرکه ، ماست و پنیر به بیش از 8 هزار سال قبل برمی‌گردد. نقش میکروارگانیسمها در تولید الکل و سرکه در قرن پیش زمانی کشف شد که گروهی از بازرگانان فرانسوی در جست و جوی روشی بودند تا از ترش شدن شراب و آبجو ضمن حمل آنها با کشتی به نقاط دور جلوگیری کنند. آنان از لویی پاستور تقاضای کمک کردند.لویی پاستور پی برد که مخمرها در خلا قند را به الکل تبدیل می‌کنند. این فرایند بی هوازی تخمیر نام دارد. و نیزدریافت که ترشیدگی و آلودگی بر اثر فعالیت دسته باکتری اسید استیک که الکل را به سرکه تبدیل می‌کند روی می‌دهد.

لویی برای از بین بردن این مشکل فرایند پاستوریزه کردن را موثر دانست که عبارت بود از گرمایش نوشیدنیها نظیر شیر یا غذاهای جامد نظیر پنیر یا گوشت حیوانات وحشی به منظور از بین بردن میکروارگانیسمهای مضر یا غیر ضروری و یا تعیین سرعت تخمیر از طریق اعمال حرارت معین. پاستور همزمان با این موضوع میکروبیولوژی کاربردی را پایه گذاری کرد و دریافت که بسیاری از میکروارگانیسمها اگر چه در انسان و سایر موجودات زنده ایجاد بیماری می‌کنند یکی از مهمترین عوامل تغییر مواد در طبیعت هستند.



http://www.www.www.iran-eng.ir/img/daneshnameh_up/8/85/bipthecnology1.JPG

[h=1]پنی سیلین و تولید مواد اولیه شیمیایی[/h]پنی‌سیلین آنتی بیوتیکی است مشتق از کپک پنی سیلیوم نوتاتوم که برای درمان عفونتهای ناشی از انواع گوناگون باکتریها بکار می‌رود. از کشت سطحی پنی سیلیوم نوتاتوم پنی سیلین بدست می‌آید. این فرایند نه تنها پر زحمت است بلکه به دلیل استعداد آلودگی کشتها میزان تولید پنی سیلین را کاهش می‌دهد. ضرورت و نیاز کار در شرایط سترون منجربه توسعه راکتورهای مخزنی همزن دار شد که تا امروز به عنوان برترین روش کشت میکروبها در مقیاس وسیع بشمار می‌رود.

با کشف قابلیت میکروبها در تولید آنتی بیوتیکها و درک کاربرد بالینی پنی سیلین ، توجه شرکتهای داروسازی بطور جدی به تولید آنتی بیوتیکها جلب شد. به منظور افزایش پتانسیل پادزیستی آنتی بیوتیکها بر حوزه وسیعی از میکروارگانیسمها لازم است که تحقیقات گسترده‌ای بر تولید آنتی بیوتیکهای جدید صورت گیرد. بنابراین استفاده از میکروارگانیسمهای به نژاد شده دراین زمینه مفید خواهد بود.
[h=1]مهندسی ژنتیک و زیست فناوری نوین[/h]در دهه 1980 ، زیست فناوری پیشرفت چشمگیری داشت که از قابلیت اتصال مولکولهای جدا شده از منابع مختلف در محیط آزمایشگاه نشات می‌گرفت. این اتصال ژن را در DNA دست ورزی ژنتیکی می‌نامند و چون پژوهشگر به نوترکیبی تناوب ژنی که از قبل وجود داشته می‌پردازد تا ترکیب جدید را بوجود آورد آن را نوترکیبی DNA نیز می‌نامند.

فناوری نوترکیبی DNA ، بیشتر در زمینه تولید پروتئینها کاربرد تجاری داشته است. این فناوری قادر است بسیاری از پروتئینهایی را که فرآورده‌های بی‌واسطه یک ژن هستند و اساسا اهمیت درمانی دارند تولید کند. امروزه قابلیت اتصال ژنها انقلابی در صنایع بر پا کرده است و ثمره آن توسعه بی‌شمار فرآورده‌های جدید و بهبود فرایندهای شناخته شده فعلی است.




[h=1]مواد اولیه زیست فناوری[/h][h=2]بیوماس (زیست توده)[/h]بیوماس یک منبع انرژی تجدید شونده است که از طریق سوزاندن مستقیم آن با سیستمهای هضم کننده بی‌هوازی ، تقطیر تخریبی ، تبدیل به گاز ، هیدرولیز شیمیایی و زیست شناسی می‌توان از آن به عنوان منبع مستقیم انرژی و یا ترکیبات حامل انرژی استفاده کرد.
[h=2]مواد خام طبیعی[/h]خاستگاه مواد طبیعی ، کشاورزی و جنگل داری است.این مواد اساسا نوعی کربوهیدرات با ترکیبات پیچیده گوناگون شامل قند ، نشاسته ، سلولز و لیگنین هستند. مواد خام حاوی قند مانند نیشکر و چغندر فراوان‌ترین نوع مواد خام برای فراورده‌های زیست فناوری به شمار می‌رود.
[h=2]دسترسی به فراورده های فرعی[/h]اهداف اصلی زیست فناوری ، بهبود مدیریت و استفاده از مقادیر عظیم پسماند آلی است که در سراسر جهان یافت می‌شود. استفاده از این پسماندها یکی از منابع آلودگی را از بین خواهد برد و مهمتر از آن با بکارگیری فرایندهای زیست فناوری این پسماندها به صورت فراورده های فرعی مفید قابل استفاده خواهند بود.
[h=1]مثالهایی از کاربرد زیست فناوری[/h]در زمینه کاربردهای بیوتکنولوژی می‌توان به دو مثال زیر اشاره کرد.

  • می‌توان به تولید هورمون پروتئینی انسولین با استفاده از سلولهای باکتری اشاره کرد. ژن کد کننده این هورمون با استفاده ار تکنیکهای جدید در داخل پلاسمیدهای ویژه‌ای به درون باکتریها انتقال یافته و بیان می‌شوند. در وهله بعد می‌توان پروتئین مورد نظر را که توسط باکتریها بطور انبوه تولید می‌شود استخراج کرد و پس از خالص سازی در اختیار بیماران دیابتی قرار داد.
  • مثال دیگر تولید گیاهان مقاوم به حشرات است. امروزه مشخص شده است که پروتئینهای خاصی که از باکتری باسیلوس توریژنسیس استخراج می‌شود به دستگاه گوارش حشرات چسبیده و مانع جذب مواد غذایی می‌شود. در واقع پروتئینهای این باکتری برای حشرات سمی هستند. ژنهای کد کننده این پروتئینها را استخراج کرده و به ژنوم گیاهان مهم کشاورزی می‌افزایند. با بیان این ژن در داخل گیاهان این پروتئین سمی برای حشرات تولید می‌شود. حشراتی که به گیاه حمله کنند توسط این پروتئین از بین خواهند رفت.
[h=1]مباحث مرتبط با عنوان[/h]
 

masood98

عضو جدید
علم بيوتكنولوژي يكي از علومي است كه در سال هاي اخير رشد بسيار چشمگيري داشته و با گسترش مرزهاي دانش، باعث تحولي عظيم در عرصه هاي مختلف از جمله بخش هاي كشاورزي، پزشكي، داروسازي، صنعت و محيط زيست شده است. بيوتكنولوژي عبارت است از علم و فن استفاده از موجودات زنده با اهداف صلح دوستانه و بشردوستانه به منظور رفاه حال بشر و حفظ محيط زيست.
بيوتكنولوژي كشاورزي، علمي است كه از طريق تكنيك هاي DNA نوتركيب و توليدات بيولوژيكي خاص، موجبات توليد هدفمند گياهان و احشام را با صفات مورد نظر و مطلوب بشر فراهم مي سازد. اين علم در سال هاي اخير باعث افزايش قابل توجهي در توليد محصولات كشاورزي شده است و سودآوري قابل ملاحظه اي را براي شركت ها و موسسات فعال در اين زمينه فراهم كرده، به طوري كه ارزش توليدات جهاني گياهان تراريخت از ۷۵ ميليون دلار در سال ۱۹۹۵ به ۲ ميليارد دلار در سال ۲۰۰۰ رسيده است.
همچنين سطح زير كشت اين گونه گياهان (گياهان توليدشده از طريق بيوتكنولوژي) از ۷/۱ ميليون هكتار در سال ۱۹۹۶ به ۵/۵۲ ميليون هكتار در سال ۲۰۰۱ رسيده است. همراه با توسعه اين علم نوين، مقوله اي به نام كشاورزي پايدار نيز مطرح مي شود. كشاورزي پايدار سيستمي است كه در آن با اعمال مديريت صحيح در استفاده از منابع طبيعي، مي توان نيازهاي غذايي بشر را تأمين و كيفيت محيط زيست را حفظ كرد و از تخريب ذخاير طبيعي جلوگيري به عمل آورد.
در توسعه پايدار كشاورزي، كاهش فشار وارده به اراضي زيركشت، عدم مصرف مواد شيميايي (كود و سم)، حفظ ذخاير طبيعي و سلامت نسل حاضر و آينده، جزء مباحث اصلي است. طي گام هايي كه به سمت ايجاد كشاورزي پايدار برداشته مي شود، قبل از هر چيز بايد به تعادل بين توليدمحصول و تغييرات محيطي توجه شود و سيستم زراعي را نه به منزله مجموعه يا تشكيلات مجزا و مستقل، بلكه به عنوان بخشي از كل سيستم محيط زيست بايستي تلقي كرد. اگر به جاي استفاده از كودها و سموم شيميايي، علف كش ها، هورمون ها و... از تناوب هاي زراعي، بقاياي گياهي، كود سبز، كودهاي آلي، مبارزه بيولوژيك با حشرات و ارقام مقاوم به تنش هاي زنده و غيرزنده، استفاده گردد، آنگاه مي توان گفت كه سيستم كشاورزي پايدار، مولد، تجديدشونده، سودآور و خودكفاست و لطمه اي به محيط زيست وارد نخواهد ساخت.
طبق يك تعريف مشابه ديگر، كشاورزي پايدار، يك سيستم پيشرفته توليد گياه و احشام است كه داراي حداقل ۵ خصوصيت باشد: اول اينكه، اين سيستم، نيازهاي غذايي را به شكل كاملاً ايمن براي بشر برطرف سازد، دوم اينكه، موجبات افزايش كيفيت محيط و منابع طبيعي را فراهم سازد، سوم اينكه، باعث استفاده موثرتر از منابع تجديدنشدني و حفظ و كنترل بهينه چرخه هاي بيولوژيكي گردد، چهارم اينكه، حمايت اقتصادي از كشاورزان را افزايش دهد و پنجم اينكه موجب افزايش كيفيت زندگي براي كشاورزان و كليه افراد جامعه شود. اگر ادعا كنيم سيستم هاي غذايي ما در بخش كشاورزي، غالباً در درازمدت پايدار نيستند، سخن گزافي نگفته ايم. تقاضا براي محصولات غذايي در بخش كشاورزي در قرن گذشته به دليل رشد جهت، بيش از ۴۰۰درصد افزايش يافته است.
حال بايستي بررسي كرد كه نقش بيوتكنولوژي در توسعه پايدار كشاورزي چيست؟ با توجه به روند روزافزون جمعيت دنيا و افزايش تقاضا براي غذا، دو راه جهت افزايش عملكرد در بخش كشاورزي توصيه مي شود. راه اول، توسعه اراضي قابل كشت و راه دوم افزايش عملكرد در واحد سطح است. در مورد راه حل اول لازم به ذكر است كه زمين از منابع محدود در بخش كشاورزي است و توسعه اين منبع تا حد مختصري امكان پذير است. دانشمندان عقيده دارند كه در قرن آينده وسعت اراضي كشاورزي حدود ۵ درصد افزايش مي يابد. از طرفي آماردانان تخمين زده اند كه جمعيت دنيا تا سال ۲۰۶۰ بين ۱۰ تا ۱۶ ميليارد نفر به يك تعادل نسبي خواهد رسيد، با توجه به اين افزايش جمعيت، رشد پنج درصدي اراضي قابل كشت، جوابگوي نياز غذايي اين جمعيت نخواهد بود. پس راه حل دوم يعني افزايش توليد در واحد سطح، معقول تر به نظر مي رسد. تاكنون نيز اغلب پيشرفت ها در اين زمينه به دليل افزايش عملكرد در واحد سطح بوده و تاكنون پاسخگوي افزايش جمعيت بوده است، به طوري كه جمعيت جهان نسبت به سال ۱۹۶۰ تقريباً دو برابر شده، در حالي كه در وسعت اراضي كشاورزي تغيير چنداني حاصل نشده است.
يكي از مهمترين راه حل هاي افزايش عملكرد در واحد سطح، به كارگيري علم بيوتكنولوژي است. اين عمل با تكنيك هاي خاص خود، كشاورزي مدرن را بيشتر و بيشتر به سمت پايداري منابع طبيعي سوق مي دهد. به خاطر روشن تر شدن نقش باارزش بيوتكنولوژي در كشاورزي پايدار يكسري نكات ذكر مي شود: اولي اينكه، بيوتكنولوژي دامنه وسيعي از محصولات اصلاح شده و يا جديد را توليد مي كند، دوم اينكه با توليد واريته هاي جديد گياهان زراعي با صفاتي از قبيل مقاومت، تحمل و كيفيت بالا، راه حل جديدي را براي پايداري منابع طبيعي و توليد غذا ارائه مي دهد، سوم اينكه بيشتر گياهان زراعي نوين كه از طريق بيوتكنولوژي توليد شده اند در مقايسه با گياهان سنتي، در يك قطعه زمين مشخص با نيازهاي طبيعي مشابه، محصول بيشتري توليد مي كنند، چهارم اينكه، تعدادي از اين گياهان جديد، براي مثال آنهايي كه مقاوم به بيماري يا آفت شده اند، باعث كاهش استفاده از منابع غيرقابل تجديد مي شوند و همچنين با كاهش استفاده از سموم شيميايي، يك ابزار با ارزش جهت توليد محصولات كشاورزي پايدار هستند. علاوه بر موارد ذكر شده، تكنيك هاي مراقبت و نگهداري گياهان به وسيله عوامل بيوكنترلي جديد كه از بيوتكنولوژي نشأت گرفته اند، موجب عمليات كشاورزي بسيار دقيق با حداقل تلفات و افزايش عملكرد مي شود. بيوتكنولوژي كشاورزي در پايداري رشد اقتصادي و رقابت اقتصادي خصوصاً در كشورهاي توسعه يافته نقش بسيار مهمي بازي مي كند. از طرف ديگر تعداد بسيار زيادي از افراد در اين بخش با مشاغل بسيار باارزش فعاليت دارند، با اين تفاسير، نمي توان تأثير علم بيوتكنولوژي را در پايداري اقتصادي نيز ناديده گرفت.
تأثير عمده بيوتكنولوژي بر كشاورزي پايدار، از طريق پيشرفت هاي ژنتيكي است. سودآوري مطلوب و افزايش توليد در اين زمينه، در طول ۱۰۰ سال گذشته عمدتاً به دو دليل اصلي بوده است: يكي پيشرفت هاي ژنتيكي و ديگري افزايش در استفاده از منابع. همانطور كه ذكر شد، بسياري از منابع در بخش كشاورزي محدود هستند، بنابراين در درازمدت استفاده عاقلانه از منابع بسيار بااهميت است. آينده كشاورزي پايدار احتمالاً از طريق پيشرفت در علم ژنتيك امكان پذير خواهد بود. براي مثال استفاده از هيبريدهاي پيشرفته در گياه ذرت در دهه اخير، سودآوري بسيار بالايي را براي آمريكاي شمالي به ارمغان آورده و آن را به قطب اصلي ذرت دنيا تبديل كرده است.
همچنين يافته هاي نسبتاً مشابهي از طريق پيشرفت هاي ژنتيكي در مورد گندم، جو، چاودار، سويا و... به دست آمده است. اگر علم بيوتكنولوژي از طريق پيشرفت هاي ژنتيكي بتواند نياز غذايي جمعيت دنيا را مرتفع سازد و از طرفي به حفظ منابع طبيعي كمك كند و بدين وسيله هر دو منابع حياتي (هوا، آب و عناصر غذايي) و همچنين زيبايي محيط زيست (فضاي سبز، پارك ها، تنوع و...) حفظ گردد، آن گاه بيوتكنولوژي در راستاي پايدار كردن كشاورزي حركت خواهد كرد، در غير اين صورت اين علم به عاملي بسيار خطرناك در تخريب منابع طبيعي و اكوسيستم ها تبديل خواهد شد. در صورت عدم استفاده صحيح از اين علم، به جاي پايدار كردن كشاورزي و حفظ منابع، اثرات بسيار مضري بر پيكره محيط زيست وارد خواهد ساخت. براي مثال، با گسترش توليد گياهان زراعي و احشام با ظرفيت مقاومت به تنش هاي محيطي در مناطقي كه براي گياهان زراعي و دام هاي معمولي نامناسب است، با استفاده از علم بيوتكنولوژي، آسان مي شود. اگر اين امر اتفاق افتد، تنوع زيستي گونه هاي گياهي و حيواني در اكوسيستم هاي طبيعي كاهش مي يابد. همچنين ممكن است گونه هاي تغييريافته ژنتيكي به گونه هايي خطرناك براي محيط زيست تبديل شوند. گسترش برخي علف هاي هرز، خطر ايجاد نوتركيبي در ويروس ها و پاتوژن ها، ايجاد آلرژي براي برخي افراد، انتقال ژن ها از گونه هاي زراعي تراريخت به گونه هاي وحشي و ايجاد مسموميت غذايي از ديگر خطرات علم بيوتكنولوژي است، كه در صورت عدم استفاده صحيح، وقوع آنها اجتناب ناپذير خواهد بود.


اگر بيوتكنولوژي (و اصلاح نباتات و ژنتيك) در كمك به استفاده موثر و بهتر از منابع، نقص داشته باشند، آنگاه احتمالاً كشاورزي پايدار نخواهد بود و اندازه جمعيت دنيا به دليل استفاده بي رويه و نادرست از منابع كاهش خواهد يافت، همچنين با تخريب زيبايي هاي طبيعي، كيفيت زندگي براي كل جمعيت دنيا كاهش مي يابد.مراقبت هاي محيطي براي پايدار كردن كشاورزي ضروري است و اگر مديريت صحيحي اعمال گردد، بيوتكنولوژي در افزايش يا نگهداري منابع محيطي سهيم خواهد بود و در غير اين صورت باعث تخريب محيط خواهد شد و گام هاي بعدي بايد در جهت كاهش ريسك اين قضيه برداشته شود. چيزي كه اغلب در زمينه كاربرد اين علم ناديده گرفته مي شود، مبحث انتقال تكنولوژي است كه بسيار حائز اهميت است، به طوري كه با آموزش صحيح، تك تك افراد اين علم را در مناسب ترين راه و بهترين شكل براي رفع نياز خود به كار گيرند و در اين صورت مي توان انتظار داشت كه بيوتكنولوژي در مسيركشاورزي پايدار و همگام با آن باشد و بدين ترتيب ابزار و متد جديدي را فراهم خواهد كرد تا به هر گونه افزايش تقاضا براي غذا پاسخ دهد، ضمن اينكه توجه خاصي به پايداري محيط دارد.
 

masood98

عضو جدید
رشته بیوتکنولوژی یک رشته کاربردی و میان رشته ای مهندسی علوم است که قلمرو آن حداقل ۳۳ حوزه تخصصی علوم را در برمی گیرد. این رشته در کشور ما از سال ۱۳۷۸ در دانشکده علوم دانشگاه تهران در مقطع دکترای پیوسته ارائه می شود.
این رشته از سه مرحله کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکتری تشکیل شده است که دانشجویان در مرحله کارشناسی پس از گذراندن موفقیت آمیز۱۳۲ واحد دروس مشترک معرفتی- نظری، علوم پایه، پزشکی، مهندسی و مبانی بیوتکنولوژی به اضافه آموختن زبان انگلیسی در حد ۵۵۰ نمره تافل و آشنایی کامل با یک زبان برنامه نویسی کامپیوتر در صورتی که معدل آنها در هر نیمسال تحصیلی ۱۵ باشد، می توانند وارد مرحله دوم یعنی مقطع کارشناسی ارشد شوند که در این مقطع یکی از ۶ گرایش بیوتکنولوژی میکروبی، بیوتکنولوژی پزشکی، بیوتکنولوژی محیطی و دریایی، بیوتکنولوژی مولکولی، فرآورش زیستی و بیوتکنولوژی کشاورزی (گیاهی) را انتخاب کرده و بعد از گذراندن ۴۸ واحد در یکی از گرایشهای تخصصی، و انجام معادل ۶ واحد پژوهشهای انفرادی و ارائه ۲ واحد سمینار از مقطع کارشناسی ارشد فارغ التحصیل می شوند. در این مرحله در صورتی که میانگین نمرات دروس مقطع کارشناسی ارشد آنها حداقل ۱۶ باشد، می توانند در امتحان جامع شرکت کنند و در صورت موفقیت در این امتحان، وارد مرحله دکترای تخصصی (D.Ph ) خواهند شد و رسما برای ثبت پایان نامه دکتری اقدام کنند.
به عبارت دیگر دانشجویان این رشته نیز برای ورود به مقطع کارشناسی ارشد و دکتری باید شرایط لازم را داشته باشند، یعنی باید میانگین معادل بالایی داشته و در آزمون جامع موفق شوند اما در یک آزمون رقابتی شرکت نمی کنند.


توانایی های لازم:
رشته بیوتکنولوژی از بین داوطلبان گروه آزمایشی ریاضی فیزیک و علوم تجربی دانشجو می پذیرد چرا که بعضی از گرایشهای این رشته به علوم پزشکی و بعضی دیگر از گرایشها به رشته های مهندسی مربوط می شود.
گفتنی است که دوره دکترای مستقیم بیوتکنولوژی، دوره آموزشی خاصی است که مناسب با توانایی های دانشجویان سرآمد به صورت پیوسته و فشرده تنظیم شده است و با پذیرش دانشجویانی که از نظر بهره هوشی، قدرت درک و استدلال، توان نوآوری و خلاقیت، خودآموزی و استفاده مناسب از وقت، علاقه و انگیزه شدید به یادگیری و توانایی های ذهنی و روانی سرآمد همگنان خود هستند، آنان را برای اخذ درجه دکتری در این رشته آماده می کنند.
از همین رو نیمی از ظرفیت پذیرش این رشته به داوطلبانی اختصاص دارد که در مرحله ما قبل نهایی المپیادهای دانش آموزی ریاضی، فیزیک، شیمی، کامپیوتر و زیست شناسی پذیرفته شده باشند و نیمی دیگر نیز به داوطلبانی که از طریق آزمون سراسری وارد شده و نمره کل آزمون سراسری آنها از ۱۰۰۰۰ کمتر نباشد. برای مثال در اولین سال ارائه این رشته، آخرین رتبه قبولی ۱۷۳ و در سال دوم، آخرین رتبه قبولی ۱۵۰ بود.
در ضمن از پذیرفته شدگان این رشته، مصاحبه علمی به عمل می آیند تا دانشجویانی که واقعا علاقه مند بوده و انگیزه علمی لازم را دارند، وارد این رشته شوند.


موقعیت شغلی در ایران:
رشته بیوتکنولوژی، یک رشته جدید است و بی شک مدتی زمان خواهد برد تا فارغ التحصیلان آن، جایگاه واقعی خویش را پیدا کنند اما این به معنای آن نیست که موقعیت شغلی برای فارغ التحصیلان این رشته مهیا نمی باشد. چون زمینه کار بیوتکنولوژی در داخل کشور مساعد است و برای مثال در حال حاضر عده ای از دانشجویان دوره دکترای میکروبیولوژی که در زمینه بیوتکنولوژی میکروبی مطالعه می کنند، بر روی آبهای شور کشور مثل دریاچه ارومیه که امکان رشد موجودات در آن پیچیده و مشکل است، تحقیق می کنند تا با بهره گیری از تکنیک های بیوتکنولوژی، محیطی مناسب برای رشد موجودات دریایی در داخل آن فراهم آورند.
از سوی دیگر فارغ التحصیلان این رشته می توانند به عنوان نیروی انسانی متخصص برای مدیریت میانی و هدایت امور فنی خطوط تولید، مزارع و آزمایشگاهها مشغول به فعالیت شوند.


درسهای این رشته در طول تحصیل:


دروس مشترک بین گرایشهای مختلف بیوتکنولوژی:
روانشناسی عمومی، فلسفه عمومی، فلسفه هنر و زیبایی شناسی، فلسفه و روش شناسی علوم، تاریخ علم، روش تحقیق، مبانی منطق، منطق ریاضی، اصول مبانی مدیریت صنعتی، آشنایی با قرآن کریم، مبانی علم و حقوق و روابط بین الملل، اصول علم اقتصاد، ریاضی عمومی، آمار و احتمالات، محاسبات علمی عددی، شیمی عمومی، شیمی آلی، شیمی تجزیه، شیمی فیزیک، مکانیک، الکتریسیته و مغناطیس، موج و حرارت، فیزیک جدید، زیست شناسی عمومی، زیست شناسی سلولی،زیست شناسی مولکولی، ژنتیک عمومی، ژنتیک میکروارگانیسم ها، اصول مهندسی ژنتیک، میکروبیولوژی عمومی، میکروبیولوژی کاربردی، بیوشیمی ساختمانی، متابولیسم، روش های بیوشیمی و دستگاهها، ایمنی شناسی، زیست شناسی پرتوی، اصول مهندسی بیوشیمی، موازنه جرم و انرژی، مکانیک سیالات، انتقال حرات، انتقال جرم، مبانی بیوتکنولوژی پزشکی، مبانی بیوتکنولوژی مولکولی، مبانی بیوتکنولوژی کشاورزی، مبانی بیوتکنولوژی محیطی، مقررات زیست ایمنی.


دروس تخصصی گرایش بیوتکنولوژی پزشکی:
ایمونوژنتیک، ایمنی شناسی سلولی – مولکولی، ژنتیک پزشکی، متابولیت های میکروبی، فاراماکوژنتیک، فرآورده های نوترکیب، مهندسی ژنتیک پیشرفته، آنزیمولوژی.


دروس تخصصی گرایش بیوتکنولوژی محیطی و دریایی:
فروشوئی میکروبی، تصفیه بیولوژیکی فاضلابها، تصفیه بیولوژیکی آلاینده های خطرناک، آلودگی دریا و بیوتکنولوژی دریایی، پاکسازی زیستی، مدلسازی و شبیه سازی فرآیندها، معادلات دیفرانسیل، شیمی فیزیک، میکروبیولوژی محیطی.


دروس تخصصی گرایش بیوتکنولوژی مولکولی:
بیوفیزیک سلولی مولکولی، مهندسی ژنتیک پیشرفته، آنزیمولوژی، ساختمان و عمل پروتئین ها، ساختمان و عمل اسیدهای نوکلئیک، زیست شناسی مولکول پیشرفته، بیولوژی سلولی- مولکولی تکوینی، شیمی فیزیک.


دروس تخصصی گرایش فرآورش زیستی:
مهندسی واکنش های شیمیایی، فرآیندهای جداسازی، طراحی راکتورهای بیوشیمیایی(بیوراکتورها)، مبانی بیوتکنولوژی تخمیر، پدیده های انتقالی در سیستم های بیوشیمی، کنترل فرآیند، طرح و اقتصاد مهندسی، معادلات دیفرانسیل، شیمی فیزیک.


دروس تخصصی گرایش بیوتکنولوژی کشاورزی:
سیتوژنتیک(کلاسیک و نوین)، اصول اصلاح نباتات، اصلاح نباتات پیشرفته، کشت بافت گیاهی و کاربردهای آن، تعیین نقشه ژنی گیاهی(کلاسیک ونوین)، ژنتیک مولکولی گیاهی، روشهای نوین انتقال ژن به گیاهان، آفات و بیماریهای گیاهی، مهندسی ژنتیک پیشرفته.


دروس تخصصی گرایش بیوتکنولوژی میکروبی:
میکروبیولوژی محیطی، فیزیولوژی میکروارگانیسم ها، پدیده های تخمیری، پروتئین ها و پلی ساکاریدهای میکروبی، بیوتکنولوژی غذایی، بیوتکنولوژی آرکی باکترها، آنتی بیوتیکها، بیوتکنولوژی قارچ ها.


مقطع دکترای بیـوتکنولـوژی داروئی:


تعریف و اهداف


دوره دکتری (.Ph.D) رشته بیـوتکنولـوژی (گرایش داروئی)، بالاترین مقطع تحصیلی در این رشته می باشد که به اعطاء مدرک می‌انجامد و مجموعه‌ای هماهنگ از فعالیت‌های پژوهشی و آموزشی است که به منظور نیل به اهداف مشروحه زیر برقرار گردیده است:


الف : تربیت نیروی انسانی و متخصص و متبحر در رشته بیوتکنولوژی (گرایش داروئی) به منظور رفع نیازهای آموزشی و پژوهشی دانشکده‌های داروسازی و مراکز پژوهشی کشور.


ب : تربیت نیروی انسانی متخصص و مجرب برای صنایع داروسازی کشور جهت تولید و کنترل مواد اولیه داروئی بیولوژیک به منظور خود کفایی کشور.


نقش و توانایی


نقش فارغ‌التحصیلان این رشته در جهت فعالیت‌های آموزشی، پژوهشی و خدماتی در زمینه‌های مختلف این رشته از قبیل تولید مواد اولیه داروئی، تولید مواد بیولوژیک، کنترل بیولوژیک داروها، بدست آوردن مواد اولیه بیـولـوژیک جدید از سلـول‌های حیـوانی، قـارچ ها، باکتـری‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها می‌باشد.


شرایط ورود


داشتن دانشنامه دکتری حرفه‌ای داروسازی


قبولی در امتحان ورودی پذیرش دستیار دوره بیوتکنولوژی (گرایش داروئی)


امتحان ورودی از دروس زیر انجام خواهد شد :


میکروب شناسی ۲۰%


ایمونولوژی ۲۰%


بیوشیمی و بیولوژی ملکولی ۳۰%


بیوتکنولوژی ۳۰%


شکل برنامه و واحدهای درسی


طول مدت مجاز تحصیل در دوره دکتری (Ph.D) رشته بیوتکنولوژی (گرایش داروئی) برای دانشجویان تمام وقت، ۴/۵ سال است که شامل دو مرحله آموزشی و پژوهشی می‌باشد. مرحله آموزشی از زمان پذیرفته شدن دانشجو در امتحان ورودی آغاز می‌شود و دانشجو پس از طی دوره آموزشی و گذراندن امتحان جامع وارد مرحله پژوهشی می‌گردد . طول مدت مجاز مرحله آموزشی ۴ نیمسال است. طول هر نیمسال تحصیلی ۱۷ هفته کامل بوده و حداقل زمان لازم برای هر واحد نظری نیز یک ساعت در هفته می‌باشد. مرحله پژوهشی پس از قبولی داوطلب در امتحان جامع آغاز شده و با تدوین رساله و دفاع از آن پایان می‌پذیرد. دانشجو می‌تواند تحقیقات اولیه مرحله پژوهشی را در مرحله آموزشی آغاز نماید ولی ثبت نام رسمی برای رساله، منوط به موفقیت او در امتحان جامع است. سایر مقررات طبق آخرین آئین نامه آموزشی دوره دکتری (Ph.D) شورای عالی برنامه‌ریزی می‌باشد.


- تعداد واحدهای درسی :


دانشجوئی که برای دکتری (Ph.D) ثبت نام می کند موظف است ۳۰ واحد درسی جدول (الف) را در مدت مجاز دوره با موفقیت بگذراند. تعداد واحدهای رساله در مرحله پژوهشی ۲۰ واحد است و مجموع واحدهای آموزشی و پژوهشی ۵۰ واحد خواهد بود.


ضرورت و اهمیت
بیوتکنولوژی، روش جدید بدست آوردن بسیاری از داروهاست که به سرعت در حال گسترش در تمامی علوم و علی‌الخصوص داروسازی می‌باشد. با توجه به گسترش دانشکده‌های داروسازی در سراسر کشور (۱۰ دانشکده) و تشکیل دوره‌های تخصصی داروسازی و نیاز به متخصصین رشته بیوتکنولوژی (گرایش داروئی) برای تدریس واحدهای درسی عمومی و تخصصی این رشته و همچنین با توجه به
سیاست های دولت جمهوری اسلامی ایران در زمینه خودکفایی در تولید مواد اولیه داروئی و توجه به این واقعیت که در حال حاضر حدود %۵۰ مواد اولیه داروئی وارداتی کشور محصول مستقیم و یا مشترک بیوتکنولوژی می باشند و تمامی پیش بینی ها نشان دهنده این امر است که در سال ۲۰۱۰، این میزان به حدود ۷۰ % خواهد رسید، دوره دکتری (Ph.D) بیوتکنولوژی (گرایش داروئی) به منظور رفع کمبودها و تأمین نیروی انسانی ماهر برای دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی صنایع داروئی ارائه می گردد.
 

masood98

عضو جدید
نانوتكنولوژی به عنوان یك فناوری قدرتمند، توانایی ایجاد تحول در سیستم كشاورزی و صنایع غذایی آمریكا و سر تاسر دنیا را دارد. نمونه هایی از كاربردها و پتانسیلهای بالقوه نانوتكنولوژی در كشاورزی و صنایع غذایی، شامل سیستم های جدید آزاد كننده دارو برای درمان بیماریها، ابزارهای جدید بیولوژی سلولی و مولكولی، امنیت زیستی و تضمین سلامتی محصولات كشاورزی و غذایی و تولید مواد جدید مورد استفاده برای شناسایی عوامل بیماریزا و حمایت از محیط زیست می باشد.


تحقیقات اخیر، امكان استفاده از نانوشلها و نانوتیوپها را در سیستمهای جانوری برای تخریب سلولهای هدف، به روشنی ثابت نموده است. امروزه از نانوپارتیكل ها كه اجرام بسیار كوچكتر از حد میكرون هستند، برای رها سازی داروها و یا ژنها به داخل سلولها استفاده می كنند و مورد انتظار است كه این تكنولوژیها در ۱۰ الی ۱۵ سال آتی مورد بهره برداری كامل قرار گیرد. با روند رو به رشد تحقیقات اخیر، این پیش بینی منطقی است كه در دهه آینده، صنعت نانوتكنولوژی با توسعه بی نظیر خود، منجر به ایجاد انقلاب عظیم در بخش پزشكی و بهداشت و همچنین تولیدات دارویی دام و آبزیان گردد.


تصور امكان تزریق نانوپارتیكها به دامها و فعال شدن تدریجی ماده موثر همراه با این نانوذرات در بدن حیوان برای از بین بردن و تخریب سلولهای سرطانی، افق تحقیقاتی جدیدی را به روی محققان بازكرده است.
نانوتكنولوژی به عنوان یك فناوری قدرتمند نوین، توانایی ایجاد انقلاب و تحولات عظیم را در سیستم تامین مواد غذایی و كشاورزی ایالت متحده آمریكا و در گستره جهانی دارد. نانوتكنولوژی قادر است كه ابزارهای جدیدی را برای استفاده در بیولوژی مولكولی و سلولی و همچنین تولید مواد جدیدی، برای شناسایی اجرام بیماری زا معرفی نماید و بنابراین چندین دیدگاه مختلف در نانوتكنولوژی وجود دارد كه می تواند در علوم كشاورزی و صنایع غذایی، كاربرد داشته باشد.
به عنوان مثال امنیت زیستی تولیدات كشاورزی و مواد غذایی، سیستمهای آزاد كننده دارو بر علیه بیماریهای شایع، حفظ سلامتی و حمایت از محیط زیست از جمله كاربردهای این علم می باشد.


● علم نانوتكنولوژی چیست؟
انجمن ملی نوبنیاد نانوتكنولوژی كه یك نهاد دولتی در كشور امریكا می باشد ، واژه نانوتكنولوژی را چنین توصیف می كند: "تحقیق و توسعه هدفمند، برای درك و دستكاری و اندازه گیریها مورد نیاز در سطح موادی با ابعاد در حد اتم"، مولكول و سوپرمولكولها را نانوتكنولوژی می گویند. این مفهوم با واحدهایی از یك تا صد نانومتر، همبستگی دارد. دراین مقیاس خصوصیات فیزیكی، بیولوژیكی و شیمیایی مواد تفاوت اساسی با یكدیگر دارند و غالبا اعمال غیر قابل انتظار از آنها مشاهده می شود. در سیستم كشاورزی امروزی، اگردامی مبتلا به یك بیماری خاص شود، می توان چند روز و حتی چند هفته یا چند ماه قبل علائم نامحسوس بیماری را شناسایی كنند و قبل از انتشار و مرگ و میر كل گله، دامدار را برای اخذ تصمیمات مدیریتی و پیشگیری كننده آگاه كند و بنابراین می توان نسبت به مقابله با آن بیماری اقدام نماید.
نانوتكنولوژی به موضوعاتی در مقیاس هم اندازه با ویروسها و سایر عوامل بیماری زا می پردازد و بنابراین پتانسیل بالایی را برای شناسایی و ریشه كنی عوامل بیماری زا دارد. نانوتكنولوژی امكان استفاده از سیستمهای آزاد كننده داروئی را كه بتواند به طور طولانی مدت فعال باقی بماند، فراهم می كند.
به عنوان مثال استفاده از سیستمهای آزاد كننده دارو، می توان به ایمپلنتهای ابداع شده مینیاتوری در حیوان اشاره كرد كه نمونه های بزاقی را به طور مستمر كنترل می كنند و قبل از بروز علائم بالینی و تب، از طریق سیستمهای هشدار دهنده وسنسورهای ویژه، می تواند احتمال وقوع بیماری را مشخص و سیستم خاص ازاد كننده دارو معینی را برای درمان موثر توصیه كنند. طراحی سیستمهای آزاد كننده مواد دارویی، یك آرزوی و رویای همیشگی محققان برای سیستمهای رها كننده داروها، مواد مغذی و پروبیوتیكها بوده و می باشد.
نانوتكنولوژی به عنوان یك فناوری قدرتمند به ما اجازه می دهد كه نگرشی در سطح مولكولی و اتمی داشته و قادر باشیم كه ساختارهایی در ابعاد نانومتر را بیافرینیم.
برای تعیین و شناسایی بسیار جزئی آلودگیهای شیمیایی، ویروسی یا باكتریایی در كشاورزی و صنایع غذایی معمولا از روشهای بیولوژیكی، فیزیكی و شیمیایی استفاده می گیرد. در روشهای اخیر نانوتكنولوژی برای استفاده توام این روشها، یك سنسور در مقیاس نانو طراحی كرده اند در این سیستم جدید، مواد حاصل از متابولیسم و رشد باكتریها با این سنسورها تعیین می گردد.
سطوح انتخابی بیولوژیكی، محیطی هایی هستند كه عمده واكنشهای و فعل و انفعالات بیولوژیكی و شیمیایی در آن محیط انجام می شود.
چنین سطوحی همچنین توانایی افزایش یا كاهش قدرت اتصال ارگانیزمها و ملكولهای ویژه را دارد. از جنبه های كاریردی استفاده از این سطوح، طراحی سنسورها، كاتالیستها، و توانایی جداسازی یا خالص سازی مخلوطهای بیومولكولها می باشد. نانومولكولها موادی هستند كه اخیرا از طریق نانوتكنولوژی به دست آمده اند و یا در طبیعت موجودند و بوسیله این ساختارها، امكان دستكاریهای درسطح نانو و تنظیم و كاتالیز واكنشهای شیمیایی وجود دارد. نانو مواد از اجزای با سایز بسیار ریز تشكیل شده اند و اجزا تشكیل دهنده چنین ساختارهایی بر خواص مواد حاصل در سطح ماكرو تاثیر می گذارد.
ساختارهای كروی توخالی (buckey balls ) كه با نام دیگر فلورن هم شناخته شده اند، مجموعه از اتمهای كربن متحدالشكل به صورت كروی هستند كه در چنین ساختاری هر اتم كربن به سه اتم كربن مجاورش متصل شده. دانشمندان اكنون به خوبی می دانند كه چگونه یك چنین ساختاری را به وجود آورند و كاربردهای بیولوژیكی آن امروزه كاملا شناخته شده است. از جمله كاربردهای چنین ساختارهایی برای رها سازی دارو یا مواد رادیواكتیو در محلهای مبتلا به عوامل بیماریزا می باشد.
ایده استفاده از۶۰ اتم كربن به جای ۸۰ اتم، ساختارهای توخالی را برای آزاد سازی دارو فراهم می كند. هدف از این كار در نهایت رسیدن به گروهای قابل انحلال پپتیدها در آب می باشد كه نتیجتا این مولكولها به جریان خون راه پیدا می كنند. نانوتیوپها ساختارهای توخالی دیگری هستند كه از دو طرف باز شده اند و گروههای اتمی دیگری به آنها اضافه شده اند و یك ساختار شش گوشه را تشكیل می دهند. نانوتیوپها می توانند به عنوان یك ورقه گرافیت در نظر گرفته شوند كه به دور یك لوله پیچیده شده اند.
كاربرد پلی مرهای سنتزی در داروسازی پیشرفتهای چشمگیری داشته است. سبكی، نداشتن آثار جانبی و امكان شكل دهی پلی مرها، كاربرد آنها را در زمینه پزشكی و دامپزشكی افزایش داده است. در روشهای دارورسانی مدرن، فرآورده شكل دارویی موثر خود را با یك روند مشخص شده قبلی برای مدت زمان معلوم بطور سیستماتیك به عضو هدف آزاد می كند. پلیمرها نه تنها به عنوان منابع ذخیره دارو و غشا و ماتریكس های نگهدارنده عمل می كنند بلكه می توانند سرعت انحلال آزاد سازی و تعادل دفع و جذب آزاد را در بدن كنترل كنند.
دندریمر(پلی مر) یك طبقه جدید از مولكولهای سه بعدی مصنوعی هستند كه از مسیر و راه نانوسنتزی به دست آمده اند كه این دندریمرها از توالیها و شاخه ای تكراری حاصل آمده اند. ساختار چنین تركبیباتی از یك درجه بالای تقارن برخوردار است.
نقاط كوانتومی، كریستالهایی در مقیاس نانومتری هستند كه اساسا در اواسط ۱۹۸۰ برای كاربردهای اپتوالكترونیك به كاربرده شدند. آنها در طی سنتز شیمیایی در مقیاس نانو ایجاد می شوند و از صدها یا هزاران اتم در نهایت یك ماده نیمه هادی معدنی تشكیل شده اند كه این ماده به اتمها خاصیت فلورنس می دهد. وقتی یك نقطه كوانتومی با یك پرتو نور برانگیخته می شود آنها دوباره نور را منتشر می كنند. میزان یك طیف نشری متقارن باریك مستقیم به اندازه كریستال بستگی دارد.
این بدان معنی است كه اجرام كوانتومی می توانند به خوبی برای انتشار نور در طول موجهای مختلف طراحی شوند. نانوشلها یك نوع جدید از نانوذرات كه از هسته دی الكتریك مانند سیلیكا تشكیل شده اند كه با یك لایه فلزی فوق العاده نازك(به عنوان مثال طلا) پوشش داده شده اند. نانوشلهای طلا، دارای خواص فیزیكی مشابه به آنهایی هستند كه از كلوئیدها طلا ساخته شده اند. پاسخهای نوری نانوشلهای طلا به طور قابل توجهی به اندازه نسبی هسته نانوذرات و ضخامت لایه طلا بستگی دارد.
دانشمندان قادرند نانوشلهایی را بسازند كه ملكولهای آنتی ژنها بر روی آنها سوار شوند و در مجموع سلولهای سرطانی و تومورهای موجود را تحت تاثیر قرار دهند. این ویژگی مخصوصا در رابط با نانوشلها می باشد كه این ساختارها قادرند فقط تومورهای موجود را تحت تاثیر قرار دهند و سلولهای مجاور تومور دست نخورده باقی می ماند. از طریق حرارتی كه به طور انتخابی در سلولهای توموری ایجاد می كند منجر به از بین بردن این سلولها می شود.
● كاربردهای نانوتكنولوژی در علوم دامی
سلامتی دامهای اهلی از جمله مسائلی است كه با اقتصاد دامداریها در ارتباط می باشد. یك دامپزشك می نویسد كه "علم نانوتكنولوژی توانایی و پتانسیل بالقوه ای بر روی رهیافتهای آتی دامپزشكی و درمان دامهای اهلی خواهد داشت". تامین اقلام غذایی برای دامهای اهلی همواره با افزایش هزینه و نیاز به مراقبتهای خاص دامپزشكی و تجویز دارو و واكسن همراه بوده است و نانوتكنولوژی توانایی ارائه راهكارهای مناسب برای حل این معضلات را دارد.
● سیستمهای سنتیتیك آزاد كننده مواد داروئی
امروزه مصرف آنتی بیوتیكها، واكسنها، پروبیوتیكها و عمده داروها از طریق وارد كردن آنها از راه غذا یا آب دامها و یا از راه تزریق عضلانی صورت می گیرد. رها سازی یك مرحله ای دارو در برابر یك میكروارگانیزم علارغم تاثیرات درمانی و اثرات بازدارنده پیشرفت یك بیماری معمولا با بازگشت مجدد علائم بیماری وتخفیف اثرات دارویی مصرفی همراه است. روشهای موجود در سطح نانو، قابلیت تشخیص و درمان عفونت،اختلالات تغذیه ای و متابولیكی را دارا می باشد. سیستمهای سنتتیك رها سازی دارو می تواند خواص چند جانبه برای حذف موانع بیولوژیكی در افزایش بازده درمانی داروی مورد استفاده و رسیدن آن به بافت هدف داشته باشد كه از جمله این خواص می توان به موارد ذیل اشاره كرد.
۱) تنظیم زمانی مناسب برای آزاد سازی دارو
۲) قابلیت خود تنظیمی
۳) توانایی برنامه ریزی قبلی
بنابراین در آینده نزدیك پیشرفتهای بیشتر تكنولوژی امكانات زیر را فراهم می كند:
▪ توسعه سیستمهای سنتیتیك رها سازی داروها،پروبیوتیكها، مواد مغذی
▪ افزایش سرعت شناسایی علائم بیماری و كاربرد روشهای درمانی سریع
▪ توسعه سیستمهای رها سازی اسیدهای نوكلئیك و مولكولهای DNA
▪ كاربرد نانومولكولها در تولید واكسنهای دامی
● تشخیص بیماری و درمان دامها
تصور امكان تزریق نانوپارتیكها به دامها و فعال شدن تدریجی ماده موثر همراه با این نانوذرات در بدن حیوان برای از بین بردن و تخریب سلولهای سرطانی، افق تحقیقاتی جدیدی را به روی محققان بازكرده است. محققان دانشگاه رایس مراحل مقدماتی كاربرد نانوشلها را برای تزریق به جریان خون ارزیابی كردند.
این ذرات نانو به گیرنده های غشاسلولهای سرطانی متصل می شوند و با ایجاد امواج مادون قرمز باعث بالا رفتن دمای سلولهای مذكور به ۵۵ درجه و تركیدن و از بین رفتن تومورهای موجود می گردند. همچنین نانوپارتیكهایی كه از اكسیدهای آهن ساخته می شوند، با ایجاد امواج مگنتیك در محل استقرار سلولهای سرطانی باعث از بین بردن این سلولها می شوند. یكی از اساسی ترین محورهای تحقیقاتی كنونی، توسعه سیستمهای رها سازی DNA غیرزنده، با بازدهی مناسب و با حداقل هزینه و عوارض جانبی و سمی می باشد، كه در ژن درمانی مورد استفاده قرار می گیرند.
● اصلاح نژاد دام
مدیریت تلاقی و زمان مناسب جفتگیری دامها، از جمله مواردی است كه در مزارع پرورش گاوشیرده به هزینه و زمان طولانی نیاز دارد. از راهكارهایی كه اخیر مورد استفاده قرار گرفته است، استفاده از نانوتیوپها خاص در داخل پوست می باشد كه زمان واقعی پیك هورمون استروژن و وقوع فحلی را دار دامها نشان می دهد و لذا با علائمی كه سنسورهای موجود به دستگاه مونیتور می فرستد، زمان دقیق و واقعی تلقیح را به دامدار نشان می دهد.
 

masood98

عضو جدید
نقش کشت بافت در توسعه کشاورزی
کشت بافت عبارت است از کشت یاخته، بافت، پیش‌دش (protoplast) و اندام‌های گیاهی در شرایط گندزدایی شده و در محیط غذایی مصنوعی در داخل لوله آزمایش. اکنون این فناوری به عنوان یک روش پایه‌ای و یک ابزار محوری بسیار عالی در تکثیر و اصلاح نژاد گونه‌های گیاهی مهم اقتصادی موقعیت ویژه‌ای‌را کسب کرده است. کشت بافت گیاهی در کشاورزی و باغبانی نیز کاربردهای عملی فراوانی دارد. آزمایشگاه‌های ریزازدیادی سالیانه میلیون‌ها نهال درختان و گیاهان زینتی را تولید و به بازار عرضه می‌کنند. کشت انتهای شاخه یا مریستم به منظور تولید گیاهان عاری از ویروس به طور گسترده‌ای در حال اجراست. کشت بساک، تخمک و همجوشی پیش دش‌ها در به‌نژادی با کاهش مدت زمان لازم و افزایش کارایی انتخاب، سرعت عمل را زیاد کرده است و علاوه بر این روش خوبی در درک فرایندهای زادشناختی (Genetic)، تنکارشناختی (Physiology)، زیست شیمیایی و زیست شناسی مولکولی به شمار می‌رود. از طرف دیگر گیاهان تراریخت که از انتقال DNA خارجی به یاخته‌ها و پس‌از باززایی گیاهی حاصل می‌شوند، به سرعت در حال پیشرفت است و تأثیر این محصولات در سلامت انسان در کشورهای اروپایی و آمریکایی تردیدهایی را برانگیخته است.اگرچه دامنه‌ی چنین جنبش هایی به آسیا و آفریقا کشیده نشده است امّا به منزله‌ی هشداری برای همه‌ی ملل جهان تلقی می گردد. اهداف اصلی این تحقیق برمبنای تکوین گیاهان تراژنی مقاوم به حشرات، بیماری‌ها، خطر سرما و علف‌کش‌ها استواراست. همجوشی پیش‌دش‌ها (یاخته‌های فاقد دیواره) امکان تلاقی بین گونه‌ای را مقدور می‌سازد. این روش برای تلاقی‌های بین گونه‌ای اهلی و وحشی اهمیت زیادی دارد، زیرا اولاً نسل اول آن‌ها فاقد رویان تکامل یافته و غیر قابل رویشند و دوماً گونه‌های وحشی معمولاً دارای ژن‌های کنترل کننده مقاومت به آفات و بیماری‌ها و شرایط محیطی می‌باشند. علاوه بر این در بعضی از روش‌های انتقال ژن‌ و تهیه پیش‌دش‌ها یک مرحله‌ی ضروری بوده و دریچه‌ی تازه‌ای در اصلاح نژادی گیاهان زراعی گشوده است. جدول 1 روش‌های مختلف کشت بافت و کاربرد آن را نشان می‌دهد.
روش‌های کشت بافت مبتنی بر دو مرحله تمایز زدایی و تمایزیابی می‌باشد. یاخته‌ها، بافت‌ها و اندام‌های گیاهی در طی مرحله تمایز زدایی، توده‌های یاخته‌ای بی‌شکل و متراکمی به نام پینه را تولید می‌نمایند و سپس در شرایط غذایی و محیطی مناسب تمایز یافته و بافت‌های مختلفی را ایجاد نموده و گیاهان کاملی را به وجود می‌آورند. به همین دلیل کشت بافت در مسائل مربوط به رشد و تمایزیابی تحت شرایط باز تولیدی به آزمایش‌های گیاهی کمک گرانبهایی کرده است. کشت بافت در کشاورزی و باغبانی نه تنها به منظور تکثیر گیاهان بلکه اهداف مربوط به جذب مواد غذایی خاک، مقاومت به شوری خاک، حذف عوامل بیماری‌زا، حفظ ذخایر گیاهی ارزشمند در کشت‌ها و در درجه حرارت‌های پایین و اصلاح گیاهان کاربردهای عملی بسیار وسیعی پیدا کرده است. اهمیت کشت بافت گیاهی به اندازه‌ای است که بسیاری از دانشگاه‌های دنیا آن را در دوره‌های آموزشی پیشرفته و مقدماتی خود گنجانیده‌اند و حتی در بعضی از کشورها دوره‌های تخصصی ریزازدیادی را در سطح تولید سازماندهی کرده اند.
نظریه بس‌توانی (Totipotency) که در سال 1838 توسط شلیدین و شوآن پیشنهاد شد، نیروی محرکه‌ی اصلی توسعه‌ی این شاخه‌ی زی فن شناسی بوده است. بس توانی یاخته‌ای عبارت است از این که یاخته‌های گیاهی در وظایفشان خود سازند و در اصل استعداد باززایی و تولید گیاه کامل را در خود دارند. در ابتدا این نگره فقط در یاخته‌های تخم و هاگ تأیید شد. پس از گذشت مدت زمان طولانی برای یاخته‌ها‌ی بدنی نیز به اثبات رسید. بنابراین، بس‌توانی به عنوان یکی از نشانویژگی‌های یاخته‌های گیاهی، توان بالقوه‌ی بزرگی در به دست آوردن نوترکیب‌های زادشناختی محسوب می‌گردد که با صرف زمان و دشواری‌های بسیاری با روش‌های به‌نژادی سنتی امکان‌پذیر نبوده است. اکنون کشت بافت گیاهی براساس چنین اصولی استوار گردیده و به سرعت در حال گسترش و ترقی می‌باشد.
رواج و کارآیی بالقوه‌ی روش‌های کشت بافت در اصلاح نژاد گیاهی عبارت است از:(1) تکثیر گروهی،(2) حذف عوامل بیماری‌زا،(3) نگهداری ذخایرتوارثی به‌مدت زمان‌ طولانی، (4) تولید گیاهان تک لاد (هاپلویید)، (5) ایجاد و انتخاب تغییرات زادشناختی، (6) تولید محصولات ثانویه، (7) انتقال ژن، (8) دورگ‌گیری بین گونه‌‌‌ای و (9) مهندسی زادشناختی مولکولی گیاهی.
کشت پینــه :
پینه زایی یک مرحله‌ی بسیار مهمی از کشت بافت را تشکیل می‌دهد و تولید پینه‌های رویان زا که دارای قابلیت باززایی گیاهی باشند همواره با محدودیت هایی مواجه بوده‌است. از‌این گذشته در مطالعات پینه‌زایی دو عامل مهم زادمون و محیط ( غذا، نور و حرارت) بیش از همه مورد توجه قرارمی‌گیرد. زادمون‌های یک گونه یا زیرگونه پاسخ‌های متفاوتی نسبت به کشت نشان می‌دهند. برای تولید پینه از کشت قطعات یک بافت نامتمایز یا کاملاً تمایز یافته و تبدیل آن به یک توده یاخته‌ای تمایز نیافته با ساختاری بی‌سازمان در محیط ‌های غذایی مصنوعی نیمه جامدی که محتوی همه‌ی مواد غذایی پرمصرف، کم مصرف و ساکارز به اضافه‌ی ترکیبات تنظیم کننده رشد به ویژه 2.4-D ، IAA ، NAA کینیتین و یک ژل نیمه جامد کننده باشد، استفاده می‌شود. قسمت‌هایی از گیاه که می‌تواند کشت شود شامل قطعات ساقه، ریشه. میان برگ(مزوفیل)، لپه، نوک شاخه، بافت گل، کامبیوم آوندی، فلس‌های پیازی، درون دانه، محور رویان، اشعه‌مرکزی، پارانشیم آوندی، سپرچه، محور زیرلپه، بساک، ریزهاگ و تخمک یا تخمدان می باشد. اگرچه اندازه، شکل، منابع گیاهی یا زادمون گیاه و شیوه‌ی کشت در القای تشکیل پینه تأثیر بسزایی دارد اما هر نوع قطعه‌ی زیر کشتی در شرایط محیط غذایی با ترکیبات ویژه ای و دورة نوری خاصی به کشت پاسخ می‌دهد. دانشمندان سی سال پس از شناسایی ترکیب 2 ,4-D به خواص هورمونی آن پی بردند و از آن در تمایز زدایی و تولید پینه استفاده کردند. در حال حاضر استفاده از این هورمون در پینه ز‌ایی به طور وسیعی رواج یافته است. در اغلب گیاهان و قطعات زیرکشت، القای پینه‌ در 25 درجه سانتی‌گراد و در تاریکی انجام می‌شود. پینه زایی از نشانویژگی‌های وراثتی محسوب می‌گردد. علاوه بر این عوامل تنکار شناختی ،منابع گیاهی ، محیطی و تیمارسرمایی پیش از کشت به ویژه در کشت‌های مربوط به بساک و ریزهاگ و تخمک اهمیت زیادی دارد.
کشت باززایی :
یاخته‌های پینه به منظور شاخه زایی و تولید گیاه کامل به محیط‌های غذایی دیگری که از نظر ترکیبات به ویژه میزان و نوع هورمون‌ها با محیط‌های غذایی پینه‌زایی متفاوتند، در شرایط گندزدایی شده انتقال می‌یابند. با تغییر نسبت‌ تنظیم کنندگان رشدی می‌توان برای هر منبع گیاهی، محیط غذایی باززایی مناسبی که بیشترین بازدهی کشت را داشته باشد، تهیه کرد. در تمایزیابی پینه‌ها و به وجود آمدن اندام‌های نو پدید برای هر زاد مونی دوره‌ی نوری و درجه حرارت معینی پیشنهاد شده است. همه‌ی پینه‌ها برای تبدیل شدن به گیاه کامل مناسب نیستند و فقط پینه‌های رویان‌زا که اغلب دانه‌ای شکل، مدور، خشک و زرد کمرنگ هستند، بهتر پاسخ می‌دهند. پینه‌های رویان‌زا پس از عمل تمایزیابی ،اندام‌های اولیه‌ای را به وجود می‌آورند که سپس به شاخه‌ها، ریشه‌ها، گل‌ها، جوانه‌ها و رویان‌ها تبدیل می‌گردند. در غلات محدودیت‌هایی از نظر باززایی گیاهان زال مشاهده می‌شود که گاهی 90 تا 95 درصد تولید گیاه را دربر دارد و برای جلوگیری از این پدیده نامناسب، تحقیقاتی در حال انجام است. باززایی پینه‌از مسائل بسیار پیچیده کشت بافت بوده که در تعداد زیادی از گیاهان، بدون حل باقی مانده است. متأسفانه تعداد زیادی از پینه های گونه ها و همجوشی بین گونه‌ای گیاهان به باززایی پاسخ نمی دهند.
کشت بساک و ریزهاگ :
فنون کشت بساک و ریزهاگ به عنوان یک ابزار اصلاحی کارآمد و صرفه‌جویانه ای در تولید خط‌های جور تخم (هوموزیگوت) گیاهی در مدت زمان کوتاه در به‌نژادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. گرده‌ی نارس یا ریزهاگ موجود در بساک در کشت‌های یک مرحله‌ای مستقیماً تولیدگیاه را می‌نماید و در حالت دو مرحله‌ای ابتدا پینه را تولید می‌کند و سپس در شرایط غذایی دیگری با نسبت هورمونی متفاوتی به گیاه باززایی می شود. ریزهاگ‌های داخل بساک تک لادند و نیمی از کروموزوم‌های بدنی را در اختیاردارند. هنگامی که در فرایند کشت بساک به یاخته‌های پینه و سپس به گیاه کامل تبدیل می‌گردند، یاخته‌های بدنی آن‌ها، تماماً تک لاد و در نتیجه گیاه تک لاد خواهد بود و از آن جا که این گیاهان نمی‌توانند تقسیم میوز را انجام دهند، از طریق بذر قابل تکثیر نیستند (در مواردی که پینه‌ها از دیواره بساک به وجود آمده باشند و یا به طورخود به خودی دولاد شده باشند و تولید بذر نمایند، بارورند). بنابراین، این گیاهان بایستی تحت اثر ماده شیمیایی کولشی سین به گیاهان دولاد تبدیل گردند که در آن کروموزوم‌ها به صورت جفت‌های مشابه وجود خواهند داشت و تک لادهای دو برابر یا دولادهای نرزاد (گیاهان گرده‌ای) جور تخم و خالصند و در خط‌های زادگیری (breeding) به منظور بروز صفات زاد شناختی مغلوب ساده یا جهش یافته مورد استفاده قرار می‌گیرند. برتری این روش در مقایسه با دورگ‌گیری سنتی عبارت است از :
1- کاهش مدت زمان لازم به‌نژادی با تثبیت جور تخمی
2- افزایش بازدهی انتخاب به دلیل احتمال بروز سریع ژن‌های مغلوب و پایداری ژن‌های نوترکیب بیشتر
3- تغییر پذیری وسیع زاد شناختی از راه تولید گوناگونی های گامتوکلنی
4- حل مشکل عقیمی در تلاقی‌های دور.
تاکنون کشت بساک بیش از دویست گونه گیاهی شامل غلات (جو، ذرت، چاودار، تری‌تیکال، گندم و غیره)، درختان میوه (سیب ،گلابی، گیلاس،مرکبات وبه)، درختان جنگلی (صنوبر و اوکالیپتوس)، سبزیجات (کلم، هویج، خیار، ترب، بادمجان)، گیاهان زراعی (چغندر و توتون) وگیاهان دارویی نیز به کشت بساک پاسخ داده‌اند. تاتوره اولین گیاهی بود که کشت بساک آن انجام شد. بازدهی کشت بساک به طور وسیعی به زادمون و ساختار زادشناختی گیاه مادری و محیط کشت و شرایط نوری و درجه حرارت اتاق بستگی دارد. در کشت بساک غلات مدت زمان و درجه حرارت دوره سرما دهی و غلظت هورمونی محیط غذایی کشت در میزان تولید گیاهان سبز تأثیر می‌گذارد. از مطالعه باززایی پینه‌های حاصل از نسل اول دورگ‌ها می‌توان چنین استنباط کرد که قابلیت باززایی یک نشانویژگی وراثتی است و توسط ژن‌هایی هدایت می‌شود. از این گذشته در پینه‌هایی که به منظور انتقال ژن با ذرات طلای آغشته به DNA خارجی بمباران می‌شوند و پینه‌هایی که از پیش‌دش‌های امتزاج یافته حاصل می‌گردند، باززایی به سختی انجام می‌شود. پینه‌زایی و باززایی از مباحث اصلی پیشرفت و ترقی این علم محسوب می‌گردد که فایق آمدن بر پیچیدگی‌ها و موانع آن‌ها پشتوانه قدرتمندی را در عرصه‌های کشاورزی نوین فراهم خواهد کرد. به دلیل پایین بودن میزان پاسخ گیاهان به کشت بساک، دانشمندان تمام کوشش خود به بهبود محیط‌های غذایی کشت و بررسی زادمون‌های گیاهی و یک مرحله‌ای کردن کشت متمرکز ساخته‌اند. کشت بساک اولین بار در غلات و توسط نی‌ای‌زیکی (1967) در برنج انجام شد و تاکنون موفقیتهای چشمگیری حاصل گردیده است، اما پاسخ اندک به پینه‌زایی و باززایی و فراوانی گیاهان زال (Albino) از مشکلاتی هستند که محققان با آن‌ها روبرویند.


کشت رویان :
هنگامی که دامنه وسیعی از گونه‌های گیاهی برای کارهای عملی دورگ‌گیری مورد استفاده قرار می‌گرفت، کشت رویان به عنوان یک ابزار با ارزشی برای تولید گیاهان دورگ در تلاقی‌های دور رواج یافت. امروزه برای غلبه بر خواب بذر و عقیمی آن، نجات رویان تلاقی‌های دورگ‌های ناسازگار و باززایی گیاه در داخل لوله آزمایش از روش کشت رویان نارس استفاده می‌شود. در این حالت رویان از بذور نارس یا نزدیک به مرحله‌ی بلوغ جدا شده و در محیط غذایی مصنوعی کشت می‌شود. علاوه بر استفاده از این روش در تلاقی‌های بین گونه‌ای و بین جنسی که معمولاً در مرحله نارسی انجام می‌شود، از آن می‌توان برای تولید پینه‌های رویان‌زا از رویان نارس و رسیده به منظور تهیه پیش‌دش (پروتوپلاست) یا انتقال ژن و DNA که در زی فن شناسی مورد توجه فراوان قرار گرفته است، سودبرد. با به‌کارگیری روش نجات رویان دوره زادگیری (به نژادی) از چندین سال به چند ماه کاهش یافته است و تلاقی‌های بین گونه‌ای در تعدادی از گیاهان مهم اقتصادی مانند پنبه، جو، گوجه‌فرنگی و برنج به طور موفقیت آمیزی توسعه یافته است. کشت رویان نارس فقط در محیط‌های غذایی ویژه‌ای پاسخ می‌دهد و عواملی مانند افزایش فشار گذرندگی (اسموزی)، میزان پتاسیم زیاد، بالا بودن نیتروژن به شکل نمک آمونیوم اسیدهای آلی، اسید آبسزیک و کاهش فشار اکسیژن، جوانه‌زنی زودرس را به تعویق می‌اندازند. بنابراین علاوه بر رعایت اصول کلی تهیه محیط‌های غذایی کشت رویان بایستی به مواردی که در بالا اشاره شد نیز توجه نمود.
کشت پیش‌دش‌ :
پیش‌دش‌ها یاخته‌های عریانی هستند که دیواره‌ی یاخته‌ای آن‌ها به روش مکانیکی یا آنزیمی حذف شده باشد. موفقیت در تهیه پیش‌دش‌ها به مرحله‌ی تنکار شناختی منبع گیاهی، آنزیم‌های مورد استفاده و فشار گذرندگی (اسموزی) محیط غذایی کشت بستگی دارد. سوسپانسیون یاخته‌ای منبع اصلی کشت پیش‌دش است که از کشت پینه‌های حاصل از یاخته‌های جنسی و بدنی شامل ریزهاگ، تخمک، رویان نارس و رسیده، ریشه، برگ، ساقه، گره و سپرچه (کلئوپتیل)، غده و دمبرگ در محیط غذای مایع تهیه شده و سپس در محیط‌های غذایی محتوی آنزیم‌های سلولاز، پکتیناز، ماسروزیم، اسیدهای آمینه، بازهای اسیدنوکلئیک، هورمون‌ها، اسیدهای آلی، قند، قند الکل‌ها، آب نارگیل دیواره‌ی یاخته‌ای حذف می‌گردند و یاخته‌های مدوّرفاقد دیواره به دست می‌آیند. بازدهی و زیستایی پیش‌دش‌ها یعنی توانایی تولید مجدد دیواره‌ی یاخته‌ای و آغاز تقسیم یاخته ، به عوامل گوناگونی نظیر روش تهیه پیش‌دش، شرایط تنکار شناختی منابع گیاهی (نمونه زیرکشت و شرایط رشد)، نوع و غلظت آنزیم‌ها، ترکیب محیط غذایی کشت، استحکام غشای یاخته‌ای (پلاسمالما) و غیره بستگی دارد. از بعضی اندام‌های گیاهی به ویژه برگ می‌توان مستقیماً پیش‌دش‌ها را تهیه کرد. این یاخته‌ها به علت از دست دادن خاصیت نیمه‌تراوایی خود بایستی در محیط غذایی ویژه‌ای که فاقد آنزیم‌ها و مواد تجزیه کننده سلولزی و پکتینی است، قرار گیرند و پس از چند روز دیواره‌ی سلولزی را باززایی نمایند و آنگاه در محیط‌های غذایی پینه‌زایی و باززایی کشت شده و گیاه کاملی را تولید نمایند. باززایی گیاهی از پیش‌دش‌ها وسیله‌ی پرارزشی را در اصلاح گیاهان زراعی فراهم‌کرده است.
دورگ‌گیری یاخته‌های بدنی به روش همجوشی پیش‌دش‌ها انجام می‌شود و کاربرد آن عبارت است از :
1- تولید گیاه از دورگ‌های بین گونه‌ای با ناسازگاری جنسی.
2- تولید دورگ‌های سیتوپلاسمی (سیبرید) و انتقال ژن کلروپلاست از یک والد و میتوکندری از والد دیگر و دسترسی به تغییر پذیری سیتوپلاسمی شامل نوترکیبی بین اندامک‌های یاخته‌ای به ویژه میتوکندری.
3- تولید خط‌های نرعقیم سیتوپلاسمی.
4- انتقال DNA، اندامک‌های یاخته‌ای نظیر کلروپلاست‌ها، کروموزوم‌های جدا شده، باکتری‌ها، پلاسمیدها و غیره به منظور ایجاد گوناگونی‌های زاد شناختی یاخته‌ها، تراریختی پیش‌دش‌ها با استفاده از همجوشی آن‌ها با پلاسمید T i جدا شده فعالیت جالب توجه دیگری برای انتقال ژن است.
از همجوشی پیش‌دش‌ها، دورگ‌های هسته‌ای و سیتوپلاسمی حاصل می‌گردد که باززایی آن‌ها در مراحل مختلف تقسیم یاخته و در حین پینه‌زایی و تشکیل گیاه می‌تواند رخ دهد. این دورگ‌های بدنی ژن‌های هسته هر دو والد و سیتوپلاسم هر دو یا فقط یک والد را دارند. بنابراین در گیاهان حاصل از دورگ‌های بدنی تفرق صفات وجود دارد و در نتیجه چنین گیاهانی دارای ژن‌های هسته‌ای هر دو والد و سیتوپلاسمی یک والد را می‌توانند همراه داشته باشند.

سوسپانسیون یاخته‌ای :
کشت‌های سوسپانسیون یاخته‌ای عموماً به منظور تهیه یاخته‌ها یا توده‌هایی از آن‌ به شکل یاخته‌های منفرد و جدا از هم، از کشت بافت‌هاو پینه‌ها در محیط‌های غذایی مایع و در حال به هم زدن روی تکان دهنده‌های مکانیکی در درجه حرارت ثابت و شرایط نوری تعیین شده انجام می‌شود. یاخته‌های پینه در محیط غذایی مایع به دلیل تماس نزدیک با مواد غذایی و هورمون‌ها دارای میزان رشد و تکثیر بیشتری نسبت به محیط نیمه جامدند و در زمان‌های تعیین شده (برای پینه‌های برنج هر 7-4 روز) بایستی واکشت شوند تا اولاً محیط غذایی تازه در دسترس یاخته‌ها قرار گیرد و دوماً یاخته‌های مرده خارج شوند و سوماً میزان یاخته‌های تولید شده نسبت به مقدار محیط غذایی تنظیم گردد. از سوسپانسیون‌های یاخته‌ای در تهیه پیش‌دش‌ها، باززایی گیاهی از طریق اندام زایی یا رویان زایی در ریزازدیادی ممکن است استفاده شود. برای بنا نهادن کشت‌های سوسپانسیون یاخته‌‌ای، پینه‌های تمایز نیافته‌ای که در محیط غذایی القای پینه نیمه جامد تهیه شده اند را به محیط غذایی مایع انتقال می‌دهند. کشت‌ها روی تکان دهنده‌های چرخشی با سرعت 120-90 دور بر دقیقه در مدت زمان‌های معینی در تاریکی یا روشنایی و شدت نور معینی قرار داده می‌شوند. توده‌های یاخته‌ای ریز یا یاخته‌های منفرد معلق در محیط غذایی مایع را به روش صاف کردن از محلول جدا کرده و همراه با کاغذ صافی روی محیط غذایی القای رویان کشت می‌دهند تا این که پینه‌های ثانویه توسعه یابند و گیاهان تشکیل شوند.

کشت مرسیتم :
فناوری کشت مریستم عبارت است از کشت مریستم‌ جوانه‌های انتهایی و محوری شاخه‌های گیاهان در محیط‌های غذایی محتوی سیتوکنین‌ زیاد و تولید گیاهان کامل، که برای بسیاری از گیاهان زراعی به ویژه آن‌هایی که به روش تکثیر رویشی ازدیاد می‌یابند مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش برای حذف ویروس به ویژه در سیب‌زمینی که بیش از 20 نوع ویروس در آن شناسایی شده است کاربرد دارد. مریستم توده‌ای از یاخته‌های در حال تقسیم فعال و تمایز نیافته به قطر 1/0 میلی‌متر و طول 25/0 میلی‌متر است که فاقد سازگان آوندی بوده و بنابراین جمعیت ویروسی در آن‌ها پایین است و اغلب این ویروس ها به گیاهان حاصل انتقال نمی‌یابند. گیاهچه‌هایی که در آزمایشگاه تهیه می‌شوند از لحاظ زادشناختی همانند والد خود هستند و برای تکثیر سریع ذخایر بذری سیب‌زمینی و عملیات شیمی درمانی و گرما درمانی که بازدهی حذف ویروسی را بهبود می بخشند به عنوان مواد اولیه محسوب می‌گردند. علاوه بر سیب‌زمینی بسیاری از گیاهانی که آلودگی به ویروس در آن‌ها مشاهده شده است مانند چغندر قند، توت فرنگی، سیب‌زمینی شیرین، گل کلم، موز و گیاهان دیگری که از طریق رویشی تکثیر می‌یابند، این روش برای حذف ویروس مناسب است. در حال حاضر فنون کشت مریستم در تکثیر انبوه، حذف عوامل بیماری‌زا و حفظ ذخایر توارثی مورد استفاده قرار گرفته است.

ریزازدیادی:
بسیاری از بوته ها، درختچه ها و درختان ناجورتخمند و در زاده های بذریشان تفرقه داشته یا بذر تولید نمی کنند و نیز ممکن است بذورحاصل از آن ها دارای دوره‌ی خواب طولانی باشد. بنابراین برای حفظ خلوص زادشناختی این گیاهان از روش تکثیر غیر جنسی یا رویشی مانند قلمه زنی، پیوند زنی، خوابانیدن شاخه و کشت بافت استفاده می شود. تولید مثل غیر جنسی به روش کشت بافت را ریزازدیادی یا تکثیر کلنی می گویند.در حال حاضر فن‌آوری ریزازدیادی به طور تجارتی باسود بسیار عالی برای تولید هرساله میلیون ها نهال در سراسر جهان مورد بهره برداری قرار می گیرد. ریزازدیادی به علت تولید نهال‌های یکنواخت در مدت زمان های نسبتاً کوتاه ودر فضای تقریباً اندک اهمیت اقتصادی فراوانی کسب کرده است. فنون کشت بافت برای ازدیاد گیاهان یکی از مهیج ترین و با اهمیت ترین فعالیت های این علم است که از طریق باززایی اتفاقی (میا نگره، لبه‌ی برگ، لپه، منطقه‌ی رشد طولی ریشه که به طور طبیعی مریستم تشکیل نمی شود) و نوپدید (پینه ها و یاخته‌ها) تحقق می یابد. این روش در حال حاضر برای بسیاری از گیاهان زینتی و گلدار مانند ارکیده، رز، سبزیجات، سیب زمینی و درختان میوه مانند اوکالیپتوس در حال بهره برداری است. در سال 1993 حدود 501 آزمایشگاه کشت بافت گیاهی در سراسر جهان وجود داشته است. در اروپا بیش از 172 شرکت ریز ازدیادی و 1800 خط تولید کشت بافت مختلف در حال فعالیت بوده است(ریو رادیان،1994). مطابق برآورد سال 1990 ، بیش از 300 میلیون نهالی که هر سال از طریق کشت بافت در جهان تولید می‌شود، متعلق به کشور های نیوزیلند، انگلستان، ایالات متحده آمریکا و سایر کشورهای اروپایی بود(اگراول، 1996). بنا به گزارش استفان (1993) در سال 1991 بیش از 600 میلیون نهال با روش ریز ازدیادی تولید شد. توسعه‌ی صنعتی در کشورهای پیشرفته شیوه های تولید کشاورزی را نیز دگرگون ساخته و حتّی تولید نهال نیز به روش های سابق صورت نمی گیرد بلکه با استفاده از کشت بافت به هر تعداد نهال لازم می توان دست یافت.

انتقال ژن :
در سال‌های اخیر پیشرفت های زیست شناسی یاخته‌ای و مولکولی در زادشناسی گیاهی شوق جدیدی را بر انگیخته است. وارد کردن ژن های خارجی به یاخته های گیاهان عالی و بروز نشانویژگی‌های کنترل شده توسط آن هدف اساسی تراریخت سازی زادشناختی گیاهی برای بسیاری از گیاهان مهم اقتصادی بوده است. تاکنون انتقال مستقیم ژن نو ترکیب خارجی به پیش دش‌های گیاهی به طور عملی تحقق یافته و با‌ این روش یاخته های تراریخت گندم، جو، ذرت و برنج انجام شده است. تراریختی برنج اولین بار توسط یوشی میکا در سال 1986 به موفقیت انجامید. شرط اولیه انتقال ژن خارجی به پیش دش‌ها، امکان باززایی و القای تشکیل گیاه از این یاخته های عریان است. به طوری که پیش‌دش‌ بسیاری از گونه های گیاهی باززایی نمی شوند و برای تهیه گیاهان تراریخت مناسب نیستند. روش استفاده از تفنگ بیولیستیک برای بمباران مستقیم بافت برگ یا پینه با ذرات تنگستن از سال 1987 ابداع گردیده است. این فن‌آوری نیازمند یاخته‌هایی است که DNA خارجی بتواند با DNA کروموزومی آن‌ها امتزاج یابد و در تقسیم شرکت نماید. یاخته‌های رو پوستی (اپیدرمی) پیاز و سپس ذرت اولین بار به عنوان ریزپرتابی‌هایی انتخاب شدند که DNA خارجی توسط ذرات4 میکرومتری تنگستن به یاخته های آن ها انتقال یافت. روش دیگر انتقال DNA به یاخته های گیاهی توسط باکتری خاکزی (اگروباکتریوم) انجام می شود که بطور مداوم در آزمایشگاه‌های زی‌فن‌شناسی مورد استفاده قرار می گیرد. به طور کلی مراحل مهندسی‌زاد شناختی عبارتند از: واردکردن یا انتقال D NA خارجی به داخل یاخته، ایجاد گروه های تراریخت شده، باززایی گیاهچه از یاخته های تراریختی و تحلیل زاد شناختی گیاهان حاصل. در حال حاضر به جای تنگستن از طلا نیز استفاده می شود.
 

masood98

عضو جدید
کشاورزی ارگانیک:
هم اکنون بیش از سه دهه از توجه جهانی به موضوع حفاظت محیط زیست وحدود دو دهه از مباحث پیرامون توسعه پایدار می گذرد. قبل از این ایام، در تمامی پروژه های توسعه، صرفاً دیدگاه اقتصادی و ایجاد در آمد و بازده اقتصادی بیشتر، مد نظر بود. لیکن در دهه 1970 میلادی این ذهنیت در افکار سیاستگذاران و برنامه ریزان توسعه مطرح گردید که این گونه روند رشد اقتصادی نهایتاً منجر به تخریب محیط زیست، نا برابری اجتماعی،کاهش منابع و... میشود وجبران این معضلات در دراز مدت موجب ضررهای فراوان اقتصادی خواهد شد(1)
کشاورزی ارگانیک درراستای توسعه پایدار کشاورزی بوده و به مجموعه ای از عملیات گفته می شود که باهدف کاهش مصرف نهاده های غیرطبیعی به اجرا در می آیدو در آن مصرف کود و سموم شیمیائی ،مواد نگهدارنده سنتز شده ،داروهای شیمیائی ،ارگانیسم های تولید شده به روش مهندسی ژنتیک و پساب ها کنار گذاشته می شود.بررسی ها نشان می دهند که روند استقبال جهانی از کشاورزی ارگانیک امید بخش می باشد که ازجمله دلایل آن می توان به افزایش نگرانی ها در مورد آلودگی منابع پایه ،سلامت غذا ،انسان و حیوانات و نیزتوجه بیش تر به ارزش های طبیعت و مناظر طبیعی اشاره کرد.
گرچه در مزارع ارگانیک عملکرد محصول معمولا ده تا سی درصد کم تر از مزارع غیر ارگانیک است اما در صورت برنامه ریزی اصولی،میزان عملکرد ،تولید و درآمد مزارع ارگانیک می تواند بیشتر از مزارع غیر ارگانیک باشد. برای مثال در فیلیپین عملکرد شالیزارهای ارگانیک شش تن گزارش شده است.تجارب موجود در زمینه اجرای پروژه های کشاورزی ارگانیک نشان داده است که در مناطق کم بازده با استفاده از شیوه های کشاورزی ارگانیک عملکرد دو تا سه برابر می شود .علاوه بر این،درکشورهای توسعه یافته عواملی مانند آمادگی مصرف کندگان برای خرید به قیمت بالاتر،پرداخت یارانه از سوی دولت و گسترش اکوتوریسم موجبات افزایش درآمد کشاورزی ارگانیک را فراهم می سازد. بررسی ها در کشورهای توسعه یافته نشان داده است که مصرف کنندگان حاضرند محصولات ارگانیک را به بهای ده تا چهل درصد بیشتر از محصولات غیر ارگانیک بخرند. امروزه تعداد زیادی از فروشگاه های زنجیره ای محصولات ارگانیک عرضه می کنند و بازار این محصولات رو به رونق بوده و تقاضای بالقوه بیش از عرضه است .انتظارمی رود رشد تقاضا در آینده ادامه یابد بنابراین کمبود عرضه محصولات ارگانیک این فرصت را برای کشورهای در حال توسعه به وجود می آورد که وارد بازار شوند و سهمی از آن را به خود اختصاص دهند.
علاوه بر مزایای زیست محیطی و اقتصادی مذکور،کشاورزی ارگانیک از لحاظ اجتماعی نیز منافع زیادی به همراه دارد از جمله به دلیل استفاده از نهاده های ارزان و غیر وارداتی و نیز تکیه بیش تر به نیروی کار ،فرصت های شغلی را افزایش می دهد . همچنین کشاورزی ارگانیک شیوه ها و غذاهای سنتی را احیا می کند و در تقویت انسجام اجتماعی نقش موثری دارد(2) .
دراستراتژی انقلاب سبزنیز باهدف تامین موادغذایی جمعیت روبه رشد جامعه جهانی (به علت بالارفتن امیدبه زندگی دراثربهبود وپیشرفت ارایه خدمات بهداشتی ودسترسی به موادغذایی باتنوع وکیفیت بهتردرکشورهای توسعه یافته واکثرکشورهای درحال توسعه) بر اهداف کوتاه مدت و حداکثر عملکرد متکی است(3). در کشاورزی تجاری با استفاده بی رویه و نامتعادل از کودها و سموم که تخریب خاک و از بین رفتن موجودات خاکزی را در پی داشت، توان تولید و حاصلخیزی خاک کاهش یافت و نتیجه این روش کشاورزی، پایین آمدن کیفیت محصولات بود.
مضرات کشاورزی و محصولات تهیه شده به روش تجاری:
1- در کشاورزی تجاری و متعارف از بیش از 300 ترکیب شیمیایی خطرناک و مصنوعی نظیر آفت کشها، علف کشها و کودهای شیمایی بمنظور کنترل آفات و حشرات و حاصلخیز سازی خاک استفاده میگردد که بقایای این مواد پس از ورود به بدن میتوانند موجب مشکلات عدیده ای گردد منجمله: بروزنقصهای مادرزادی، تولد نوزاد با وزن کم، اختلال در سیکل ماهانه زنان، سقط جنین، بلوغ زودرس و یا دیر رس، یائسگی پیش رس، تغییر در رفتار جنسی، کاهش تعداد اسپرم مردان، کاهش باروری و یا ناباروری، تغییر در سرعت متابولیسم، اختلال در سیستم غدد داخلی، ضعف عضلانی، کاهش حافظه، آسیب به سیستم عصبی و مغز، کاهش کارایی سیستم ایمنی بدن و سرطانزایی. یافته ها حاکی از آنست که 60 درصد سموم دفع آفات، 90 درصد قارچ کشها و 30 درصد حشره کشها سرطانزا میباشند.
2- استفاده از کودهای شیمایی و آفت کشها سبب آلودگی آب، خاک و هوا میگردند.
3- استفاده بی رویه از کودهای شیمیایی و آفت کشها موجب میشود تا آفتها نسبت به سموم مقاوم گردیده و آفتهای جدیدی نیز ظاهر گردند.
4- پرتو دهی محصولات یعنی آنکه محصولات را در معرض میزان کنترل شده پرتوهای یونیزه کننده قرار میدهند تا اینکه باکتریهایی نظیر E.COLI و سالمونلا نابود گردیده و درواقع محصولا را به این طریق ضد عفونی میکنند. کنترل حشرات و انگلها، افزایش ماندگاری و جلوگیری از جوانه زدن از دیگر علل پرتودهی محصولات غذایی میباشد. اما این پرتودهی موجب: 1-از دست رفتن میزان اندکی از مواد مغذی محصولات میشود. 2-هنگامی که مواد غذایی پرتودهی میشوند مواد شیمیایی سرطان زایی بنام CYCLOBUTANONES تشکیل میگردد.
5- مهندسی ژنتیک و یا اصلاح ژنتیک محصولات به جداسازی، دستکاری و انتقال ژنها اطلاق میگردد. در این روش ژنهای با خاصیت مطلوب از یک گونه جدا گردیده و به گونه هدف انتقال داده میشود. بهبود کیفیت، افزایش تولید، ایجاد یک صفت مطلوب و مقاوم ساختن محصولات در برابر آفتها و تنشهای محیطی از کاربردهای مهندسی ژنتیک میباشد. مضرات محصولات اصلاح شده ژنتیکی شامل بروز نقصهای مادرزادی، کاهش طول عمر، افزایش حساسیت زایی مواد غذایی (بعلت تغییر در زنجیره پروتئینها)، فقر مواد مغذی، مقاومت آنتی بیوتیکی (احتمال دارد ژنهای مقاوم در برابر آنتی بیوتیک ها به باکتریهای بیماریزا در بدن منتقل گردد و یک بیماری جدید و مقاوم در برابر آنتی بیوتیکها ایجاد شود).
6- استفاده هورمونها در دام و طیور رشد آنها را تسریع کرده و فربه شدن آنها را سرعت میبخشد. اما از ارزش غذایی آنها میکاهد. آنتی بیوتیکها هم که برای جلوگیری از بیمار شدن دام و طیور مورد استفاده قرار میگرند میتواند در انسان مقاومت آنتی بیوتیکی ایجاد کند.
فواید کشاورزی ارگانیک:
1- در کشاورزی ارگانیک آب توسط مواد شیمیایی آلاینده مانند کودهای مصنوعی، آلوده نمیگردد.
2- در کشاورزی ارگانیک تعادل اکوسیستم و حاصلخیزی خاک حفظ میگردد. فرسایش خاک نیز تا 50 درصد کاهش می یابد.
3- تنوع زیستی در زمینهای زراعی ارگانیک 57 درصد بیشتر است. (به علت حداقل استفاده از سموم آفت کش و علف کش)
4- کشاورزان در معرض سموم و آلاینده های کمتری قرار میگیرند.
فواید مصرف مواد غذایی ارگانیک:
1- ارزش غذایی بالاتری دارند. میزان ویتامین C ، کلسیم، منیزیوم، آهن و فسفر در مواد غذایی ارگانیک بیشتر است.
2- مواد غذایی ارگانیک حاوی آنتی اکسیدان بیشتری میباشند. در مواد غذایی ارگانیک آنتی اکسیدان PHENOLIC بیشتر یافت میگردد (50 درصد بیشتر از محصولات غیر ارگانیک). چراکه آفت کشهای مصنوعی تولید این مواد را در گیاهان کاهش داده اما کودهای حیوانی و آلی بکار رفته در کشاورزی ارگانیک تولیدآنها را افزایش میدهد.
3- کمتر سمی هستند. محصولات ارگانیک سالم تر بوده و به بقایای آفت کشهای آلی کمتر آلوده میباشند. همچنین این محصولات فاقد افزدنیهای غذایی بوده و طبعا سالمتر میباشند.
4- خوشمزه و خوش طعم تر هستند. یکی از دلایل آن این است که محصولات ارگانیک پس از برداشت در مدت زمان کمتری بدست مصرف کننده رسیده و تازه تر میباشند. و همچنین در محصولات تهیه شده به روش تجاری، با فرآوریها و دستکاریهایی که بروی آنها صورت میگیرد تنها به ظاهر، رنگ، بالا بردن ماندگاری، افزایش تولید و مقاوم کردن آنها در برابر صدمات ناشی از حمل و انبار داری توجه میشود و نه کیفیت و ارزش تغذیه ای آن.
5- تولید کنندگان محصولات ارگانیک از استانداردها و دستورالعمل های بسیار سخت گیرانه ای تبعیت میکنند که احتمال آلوده شدن اینگونه محصولات به مواد شیمایی و سمی به حداقل ممکن می رسد(4).
نتیجه گیری:
توسعه و ترویج کشاورزی ارگانیک مستلزم اجرای برخی سیاستها و اقدامهاست.گرایش و سمت گیری سیاستهای کشاورزی دولت به سمت اهداف زیست محیطی و اجتماعی فرصت بسیار خوبی برای گسترش کشاورزی ارگانیک فراهم خواهد آورد.برای رفع مشکلات موجود در زمینه تجارت محصولات ارگانیک لازم است استانداردها و ضوابط صدور گواهی تدوین و به اجرا درآید.آموزش مروجین کشاورزی برای اشاعه کشاورزی ارگانیک و نیز ارتقا سطح آگاهی های عمومی ضروری است و مراکز تحقیقاتی می بایست برای حل مسائل فنی ،اقتصادی و اجتماعی این راهکار نوین و اطمینان بخش، تلاش افزونتری به عمل آورند.
کشاورزی ارگانیک
چگونه کشاورزان تولید کننده محصولات ارگانیک می توانند محصولات خود را بارور کرده و با آفات ، بیماریها و علفهای هرز مبارزه کنند؟
مواد ارگانیک باعث حفظ بافت و ساختار خاک گردیده و ظرفیت نگهداری آب را بالا می برند.
کشاورزان ارگانیک مواد ارگانیک خاک را با استفاده از گیاهان پوششی ،کمپوست ، اصلاح کننده های بیولوژیکی خاکو تولید گیاهان مقاوم به آفات و بیماریها بالا می برند. تاکید کشاورزی ارگانیک بر تغذیه خوب گیاهان برای جلوگیری از شیوع آفات وبیماریها است ، با استفاده از گیاهان پوششی و تناوب کشت میزان ارتباطات اکولوژیکی در گیاه بالا می رود. کنترل علفهای هرز با استفاده از گیاهان پوششی ، آیش ، و چیدن دستی علفهای هرز، استفاده از ابزاآلات مکانیکی و سوزاندن علفهای هرز انجام می گیرد.
کشاورزان ارگانیک بر استفاده از جمعیتهای حشرات مفید جهت مبارزه بیولوژیکی ، ارگانیسم های خاک و پرندگان جهت کنترل حشرات تکیه دارند.
ده علت برای رفتن به سمت کشاورزی ارگانیک
1-محصولات ارگانیک استانداردهای بیشتری دارند:
گواهی نامه های محصولات ارگانیک ، بعنوان بیمه هایی است که در تولید این محصولات از مواد شیمیایی و سمی استفاده نشده است.
2-طعم غذاهای ارگانیک بهتر است:
گیاهان تولید شده به روش ارگانیک سالم تر بوده و بعنوان غذاهای خوشمزه تر برای تغذیه انسان و حیوانات میتواند بکار رود.
3-محصولات ارگانیک خطر بیماریها را کم می کند:
خیلی از مراکز حفاظت محیط زیست دریافته اند که مواد شیمیایی موجود در آفت کش ها دارای اثرات سرطان زایی و بیماری زایی دارند. کشاورزی ارگانیک یکی از راههای کاهش مصرف سموم شیمیایی و کم کردن این مواد به منابع آب ، زمین و هوا است.
4-کشاورزی ارگانیک به منابع آبی احترام می گذارد:
برای حذف مواد شیمیایی آلوده کننده و دفع نیتروژن در آب باید به منابع آبی و خاکی احترام گذاشت و آنها را درست مصرف کرد.در کشاورزی ارگانیک این موارد به درستی رعایت می شود.
5-کشاورزی ارگانیک باعث ایجاد خاک سالم می گردد:
خاک یکی از منابع اصلی زنجیره غذایی است و یکی از اصول کشاورزی ارگانیک ایجاد خاک سالم است.
6-کشاورزی ارگانیک الگو برداری از طبیعت است:
کشاورزی ارگانیک برای اکوسیستم متعادل ارزش قایل است . طبیعت زنده نیز شامل تناوب کشت درمحصولات علوفه ای و استفاده از گیاهان پوششی و بقیه مناطق طبیعی است.
7-کشاورزان ارگانیک هدایت کننده تحقیقات تازه هستند:
تولید کنندگان ارگانیک بعنوان پیشرو در تحقیق عدم استفاده از آفت کش ها و اثرات مضر بر محیط زیست هستند.
8-تولیدکنندگان ارگانیک در جهت تنوع زیستی تلاش می کنند:
از دست دادن تعداد زیادی از گونه ها ( تنوع زیستی) یکی از نگرانی های دانشمندان محیط زیست است . به همین دلیل خیلی از کشاورزان ارگانیک در صدد هستند تا گونه های معمولی و بومی را حفظ کنند.
9-کشاورزی ارگانیک به حفظ سلامت جوامع روستایی کمک می کند:
کشاورزی ارگانیک به دلیل سطوح کم آن برای جوامع روستایی مفید است و به افزایش درآمد آنها منجر می گردد.
10-تنوع غذاهای ارگانیک
بهر حال بعضی از غذاهای ارگانیک بعنوان جایگزین قابل استفاده است و محصولات کشاورزی غیر غذایی ( صنعتی ) نیز در حال تبدیل شدن به تولید ارگانیک هستند مانند تولید پنبه ارگانیک و در نهایت تولید لباسهای ارگانیک


بررسی وضعیت کشاورزی ارگانیک در ایران*


بر اساس گزارش‌های منتشرشده، کشاورزی ارگانیک در سطح جهان در سال‌های گذشته در اکثر مناطق جهان از جمله کشورهای درحال توسعه به سرعت در حال گسترش بوده و روش‌های اجرایی تولید، نظارت و صدور گواهی به‌طور دائم بهبود یافته و مردم در بسیاری از جوامع به‌ویژه در کشورهای توسعه یافته از مزایای غذای سالم‌تر و با کیفیت بالاتر برخوردار شده‌اند، گفتنی‌ست کشاورزان جوامع روستایی به‌خصوص در کشورهای درحال توسعه از سود مناسب و ارزش صادراتی این محصولات بهره‌مند شده‌اند.
طی نتایج بررسی‌ها و جستجوهای صورت گرفته از منابع اینترنتی اطلاعات دقیقی از تولید محصولات ارگانیک ایران وجود ندارد این درحالی‌ست که کشور ما دارای پتانسیل بسیار بالایی در این‌باره است.





*بررسی وضعیت توزیع سموم و کودهای شیمیایی*


عدم مصرف سموم و کودهای شیمیایی در تولید محصولات از بارزترین خصوصیات کشت ارگانیک است. بررسی میزان سموم شیمیایی توزیع شده طی دو دهه‌ی اخیر در کشور نشان می دهد که طی دوره‌ی 80-1362 سالانه به‌طور میانگین 28038 تن از انواع سموم شیمیایی توزیع شده‌است که بالاترین میزان سموم توزیع شده در این دوره در سال 1369 بوده است.
لازم به توضیح است توزیع سموم پس از این سال سیر نزولی داشته است و از سال 1373 تا پایان سال 1380 میزان سموم توزیع شده همواره پایین‌تر از میانگین سموم توزیع شده طی دوره مورد بررسی(80-1362) بوده است (نمودار 7 مقایسه میزان سموم شیمیایی توزیع شده طی سال‌های 1362تا 1380).
صرف نظر از میزان کل سموم توزیع شده، ترکیب سموم مصرفی نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است؛ ترکیب سموم مصرفی در کشورهای توسعه یافته جهان شامل17 درصد حشره‌کش، 35 درصد قارچ‌کش و 48 درصد علف‌کش و از سوی دیگر در کشورهای درحال توسعه شامل 50 درصد حشره‌کش، 35 درصد قارچ کش و 15 درصد علف‌کش است. با توجه به آثار سوء سموم حشره‌کش بر سلامت و محیط زیست میزان مصرف سموم حشره‌کش در کشورهای توسعه یافته تفاوت بسیار چشمگیری با کشورهای در حال توسعه دارد، این کشورها با استفاده از سایر روش‌های مبارزه با آفات همانند مبارزه‌ی بیولوژیک و کشاورزی ارگانیک همراه با حفظ محصول، مصرف سموم علف‌کش را کاهش داده‌اند اما متاسفانه در کشورهای درحال توسعه چنین تحولی انجام نشده است.
در کشورما با اجرای سیاست مصرف بهینه کود و سم و جایگزینی آن با سایر روش‌های غیرشیمیایی، مصرف سموم کاهش محسوسی داشته است اما این موضوع بر ترکیب مصرف سموم تاثیر محسوسی نداشته به‌نحوی‌که در سال‌های 78-1376 ترکیب سموم شامل 9/48درصد حشره‌کش ، 1/18 درصد قارچ‌کش و 33 درصد علف‌کش بوده است (جدول10 مقایسه ترکیب مصرف سموم شیمیایی در ایران و جهان).
در طی سه سال اول برنامه سوم توسعه (81-1379 ) ترکیب مصرف سموم بصورت 7/43درصد حشره‌کش ، 6/28درصد قارچ‌کش و 7/27درصد علف‌کش پیش بینی شد اما عملکرد سال‌های 81-1379 نشان می‌دهد این نسبتها به 2/48درصد حشره‌کش 7/16 درصد قارچ‌کش و 1/35درصد علف‌کش تغییر یافته است و هم‌چنان نسبت مصرف حشره‌کش بالاست.
بررسی میزان کودهای شیمیایی توزیع شده طی سال‌های 81-1368 نشان می دهد که روند توزیع کودهای شیمیایی طی این دوره در حال افزایش بوده و به‌طور متوسط طی این دوره سالیانه 2292 هزارتن انواع کودشیمیایی در کشور توزیع شده است؛‌لازم به توضیح است درسال 1381 بالاترین میزان کود شیمیایی به میزان 3114 هزارتن بوده است(نمودار 8 مقایسه میزان کودهای شیمیایی).
بررسی میزان کودهای شیمیایی توزیع شده طی سال‌های 81-1368 نشان می دهد که روند توزیع کودهای شیمیایی طی این دوره در حال افزایش بوده و به‌طور متوسط طی این دوره سالیانه 2292 هزارتن انواع کودشیمیایی در کشور توزیع شده است؛‌لازم به توضیح است درسال 1381 بالاترین میزان کود شیمیایی به میزان 3114 هزارتن بوده است(نمودار 8 مقایسه میزان کودهای شیمیایی).
پرداخت یارانه به سموم و کودهای شیمیایی منجر به آن می‌شود که کشاورزان رغبت چندانی به استفاده از سایر روش‌های مبارزه با آفات, امراض و علف‌های هرز نداشته باشند.
براساس آمار موجود پرداخت یارانه سموم و کودهای شیمیایی درسال‌های 80- 1368 به‌طور متوسط سالیانه 378 میلیاردریال یارانه جهت کودهای شیمیایی، سموم و بذر به دستگاه‌های مباشر پرداخت شده است.
با این وجود عدم آگاهی و دانش تولیدکنندگان در زمینه‌ی چگونگی استفاده از سموم از نظر میزان و زمان مصرف (در نظر گرفتن دوره‌ی کارنس سموم) باعث شده‌است که مصرف کنندگان از طعم ناخوشایند برخی از میوه‌ها و سبزی‌جات که ناشی از مصرف بیش از حد سموم می باشد اظهار نگرانی کنند. باوجود آن‌که نگرانی بیشتر مصرف کنندگان به‌دلیل طعم نامطلوب محصولات کشاورزی است اما متاسفانه آگاهی عمومی از اثرات تجمعی سموم جذب شده در بدن و اثرات نامطلوب و زیان‌بار آن که منجر به بیماری‌های خطرناک می‌شود در سطح پایینی است.
درحالی‌که اشتیاق به مصرف محصولات ارگانیک به‌دلیل نگرانی‌های روز افزون از آلودگی‌های محصولات رایج و محیط زیست رو به افزایش بوده و بازار صادراتی چنین محصولاتی در میان جوامع با سطح رفاه بالا توسعه‌ی فراوانی یافته؛ اما در کشور ما حرکت ملموسی برای برنامه ریزی، هدایت و حمایت از این روش تولید به چشم نمی‌خورد و کشاورزان از این مزیت مناسب و کل جامعه از موقعیت بهبود تغذیه، بهداشت و محیط زندگی خود محروم مانده‌اند؛ این درحالی‌ست که در کشور ما به‌دلیل شرایط خشک محیطی و فراوانی نیروی کار، تولید محصولات ارگانیک اقتصادی‌تر و آسان‌تر از بسیاری از مناطق دیگر جهان به‌نظر می‌رسد.





سطح تحت کشت ارگانیک*



اگر چه اطلاعات مدون و دقیقی از وضعیت تولیدات ارگانیک در کشور وجود ندارد اما کمیته‌ی محصولات ارگانیک که در سال 1380 به‌دستور معاون زراعت در سازمان حفظ نباتات کشور تشکیل و در راستای پیگیری مصوبات این کمیته نسبت به تهیه‌ی پرسشنامه جهت جمع آوری اطلاعات و ارسال به استان‌ها اقدام شد که نتایج آن به شرح زیر است:
بر اساس این اطلاعات کل سطح کشت محصولاتی که در کشور بدون استفاده از سموم و کودهای شیمیایی تولید شده‌اند حدود 239462 هکتار شامل 125802 هکتار محصولات باغی و 113659 هکتار محصولات زراعی است و تمام سطح کشت محصولاتی که بدون استفاده از سموم شیمیایی تولید شده‌اند حدود 808612 هکتار شامل 254134 هکتار محصولات باغی و 554478 هکتار محصولات زراعی است. میزان سطوح کشت محصولات زراعی و باغی که تولید آنها بدون استفاده کود و سم انجام می‌شود به ترتیب 1 و 2/7 درصد از کل سطوح کشت محصولات زراعی و باغی کشور را تشکیل می دهد (نمودار 9 ).
لازم به توضیح است که این نوع محصولات با این سطح تولید تنها توسط کشاورزان و به‌صورت کاملا" خودجوش و سنتی و بدون آگاهی داشتن از این‌که محصول ارگانیک چیست تولید شده است که همین امر نشان‌دهنده‌ی، پتانسیل بسیار بالای کشور در جهت تولید چنین محصولاتی است، البته در این ارتباط تشکل‌هایی نیز در کشور وجود دارند که به‌طور عملی اقدام به تولید محصولات ارگانیک می کنند که می توان به تولید سیب زمینی در بیدستان خرم بید استان فارس اشاره کرد و یا حرکت‌های جدیدی که در سال‌های اخیر در این رابطه آغاز شده است.
با توجه به موارد اشاره شده ارکان اساسی پایه‌گذاری سیستم کشاورزی ارگانیک در کشور شامل تولیدکنندگان، مصرف کنندگان (داخلی و خارجی)، موسسات دولتی برنامه‌ریز و هدایت کننده و NGO های محلی و خارجی و سازمان‌های بین المللی تسهیل کننده هستند. حرکت‌های جهانی کشت ارکانیک نشان داده که در اکثر موارد تشکیل یک هسته‌ی مرکزی و سپس تعمیم و گسترش برنامه به سایر مناطق و ارگان‌ها ونهادهای گوناگون باعث گسترش این جنبش شده است.
نقش تشکیل دهنده‌ی هسته مرکزی در این حرکت به‌عهده وزارت جهادکشاورزی است تا با برنامه ریزی، سیاست‌گذاری، ایجاد هماهنگی و حمایت‌های لازم در زمینه‌های تحقیقی، ترویجی، نظارتی و بازاریابی محصولات تولیدی جنبش تولید محصولات ارگانیک را توسعه بخشد؛ به این منظور تشکیل "کمیته‌ی ملی کشاورزی ارگانیک" با هدف تعیین سیاست، برنامه ریزی در زمینه‌های تعیین ضوابط و استانداردها، نظارت بر تولید و حمایت جهت برطرف کردن مشکلات و تنگناهای پیش روی ضروری به‌نظر می‌رسد.
بدیهی‌ست که این کمیته باید نمایندگان واحدهای ذیربط دولتی (وزارت جهادکشاورزی، وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی، سازمان حفاظت محیط زیست، وزارت کشور، وزارت صنایع و ....)، کشاورزان علاقه‌مند به تولید محصولات ارگانیک، کارشناسان، محققین و موسسات غیردولتی فعال یا علاقه‌مند مشارکت فعال داشته باشند.
تشکیل گروه‌های کاری متشکل از نمایندگان معاونت‌های تولیدی، تحقیقات، ترویج، برنامه‌ریزی و بخش غیردولتی در سطح وزارت جهادکشاورزی برای انجام اقدامات اولیه در زمینه‌ی شناخت ظرفیت‌های موجود، جمع آوری اطلاعات و انجام بررسی‌ها و تحقیقات کاربردی و تدوین برنامه‌های اجرایی نیز از برنامه‌های پیشنهادی جهت پایه‌گذاری سیستم کشاورزی ارگانیک در کشور هستند.


چگونه می توان میزان مواد ارگانیک را در خاک افزایش داد؟
مواد ارگانیک خاک بطور وسیعی در فرایند تجزیه قرار می گیرند به منظور حفظ و یا افزایش مواد ارگانیک خاک، این مواد را باید به خاک اضافه کرد . سرعت تجزیه به شرایط اقلیمی ، چگونگی مواد سبز نسبت کربن به نیتروژن(C/N ) بستگی دارد.(مواد ارگانیک در شرایط گرم و مرطوب نسبت به شرایط خشک خیلی سریعتر تجزیه می گردند)
فعالیت‌هایی که باعث افزایش مواد ارگانیک خاک می گردند:
گذاشتن بقایای محصولات بر روی زمین بجای سوزاندن یا جمع آوری آنها. زیرا آنها منابع اصلی بیوماس هستند.
استفاده از کمپوست : و این امر بعنوان بخشی از مواد ارگانیک در کمپوست خیلی موثر خواهد بود. چون نسبت به مواد گیاهی تازه مدت زمان طولانی تری را در خاک باقی خواهند ماند.
استفاده از کودهای ارگانیک : که حاوی مواد ارگانیک هستند و به افزایش مواد ارگانیک خاک کمک خواهند کرد. این مواد در هر زمانی می توانند تجزیه را سرعت بخشند که این امر تولید مواد غنی از نیتروژن و همچنین تحریک ارگانیسم های خاک را بدنبال خواهد داشت.
مالچ پاشی با مواد گیاهی یا ضایعات کشاورزی: ‌مخصوصاً کاربرد مواد سخت (که از نظر چوب و فیبرغنی هستند) که باعث افزایش محتویات مواد ارگانیک می گردد. همچنین برای مدت زمان طولانی تری در خاک خواهند ماند و از فرسایش خاک نیز جلوگیری خواهند کرد.
استفاده از کود سبز یا پوشش گیاهی: کود سبز در خود مزرعه رشد کرده و باعث تولید بیوماس از برگ‌ها و ریشه ها می گردد. اگر این مواد را درجای دیگری بکاریم فقط از برگ آنها می توان بعنوان کود سبز استفاده کرد و گیاهان جوان‌تر سریع‌تر تجزیه خواهند شد . این مواد باعث آزادسازی سریع‌تر مواد غذایی و افزودن مواد ارگانیک کمتری به خاک خواهد شد.
تناوب مناسب محصولات: شامل محصولاتی می شوند که با تناوب کشت باعث تولید مواد ارگانیک در خاک می گردد و مخصوصاً گیاهان چند ساله و محصولاتی با سیستم ریشه ای متراکم خیلی مفید هستند.
کاهش شخم زنی خاک: هر بار شخم زدن، باعث افزایش سرعت تجزیه مواد ارگانیک می گردد و این امر باعث تهویه خاک و تحریک میکروارگانیسم های خاک می گردد.
جلوگیری از فرسایش خاک: تمام روش‌های بالا اگر جزء به جزء در خاک انجام گیرد باعث جلوگیری از فرسایش خاک خواهدشد.
اگر تمام قسمت‌های خاک شامل هوموس باشند باروری خاک بیشتر خواهد شد.
عمدتاً‌ میزان مواد ارگانیک خاک به میزان بیوماس اضافه شده به شکل ضایعات گیاهی محصولات، گیاهان پوششی و علف های هرز در صورت امکان و همچنین کود حیوانی تعیین می گردد. به نظر می رسد کیفیت بیوماس از کمیت آن بااهمیت‌تر باشد که در نهایت به افزایش سطوح مواد ارگانیک خاک منجر می شود.
مواد ارگانیک سبز، که به راحتی توسط ارگانیسم های خاک تجزیه می شوند باعث تشویق ارگانیسم ها به افزایش جمعیت خود می شود که در نهایت دسترسی به مواد غذایی خاک را برای گیاهان افزایش می د هد و همچنین باعث تجمع مواد ارگانیک با ثبات می گردد.
زمان کوتاه مواد قابل تجزیه
کشاورزی ارگانیک قسمت کوچکی از مواد ارگانیک است که نمی توان اطلاعات کافی از این داده های باارزش بدست آورد. تولید بیوماس که در خاک مورد استفاده قرار می گیرد بعضی اوقات با محصولات تولیدی که بعنوان غذا یا برای فروش استفاده می شوند، رقابت می کنند. بنابراین یافتن راهی برای تلفیق این دو موضوع یعنی بیوماس و محصولات خیلی مهم است. استفاده ازمحصولات پوششی یا کود سبز ، تناوب محصولات با کود سبز در فصل آیش یا رشد بوته ها در جاهای غیر تولیدی می توانند گزینه های مناسبی باشند و این امر در بازیافت محصولات و مراحل بازیافت خیلی مهم است


پوشش گیاهی در کشاورزی ارگانیک و نقش آن در جلوگیری از فرسایش خاک


چندین لایه از پوشش گیاهی متراکم باعث کاهش سرعت قطرات بارانی که روی زمین می افتند ، می شود. قطرات بزرگ که روی برگ‌های بالایی درخت افتاده می شود توسط پوشش گیاهی (کانوپی) بوته ها و گیاهان روی زمین دریافت می شود. قطره آبی که به زمین می رسد با سرعت کمتری فرود آمده و همچنین حداقل اثر شکنندگی ذرات خاک را خواهد داشت. زمین مستقیماً با گیاهان زنده ای مانند سرخس ها، خزه ها، جوانه هاو مواد فاسد (برگ ، پوسته درخت، سرشاخه ها ، شاخه ها) پوشیده شده است. ریشه ها، جلبک‌ها و قارچ‌ها که غنی از هوموس هستند شدیداً‌ در سطح خاک نفوذ کرده . تعداد زیادی از ارگانیسم های خاک مانند کرم خاکی باعث شل نگداشتن خاک و ساختار پایدار خاک می شود و به همین دلیل آب باران به راحتی نفوذ می کند.
کاشت گیاهان بصورت متراکم باعث محافظت از خاک می گردد:
در کشت گیاهان چند ساله مثل درختان میوه، کاشت متراکم را می توان با کشت لگوم ها ، گراس ها و گیاهان خزنده بین درختان بدست آورد. در کاشت درختان جدید ، گراس های علوفه ای و محصولات قابل کشت (مانند آناناس ، لوبیاها و...) را نیز می توان تا زمانی که درختان سایه اندازی کنند کشت کرد. نه تنها محصولات بلکه حتی گراس ها و علف هرز می تواند از خاک محافظت کنند. در صورت امکان عملیات مبارزه با علف های هرز را به بعد از بارش باران‌های سنگین موکول کنید. زیرا علف های هرز به حفظ خاک کمک خواهند کرد . اگر ریشه کنی علف های هرز از این جهت که با محصولات به رقابت شدیدی می پردازند ضروریست باید علف های هرز را بصورت کپه‌ای بر روی زمین باقی گذاشت تا بعنوان مالچ عمل کنند.
مالچ بدین معنی است که سطح خاک را با مواد گیاهی چیده شده بپوشانند.
مالچ دارای عملکردهای بسیاری از جمله: اثر حفاظت شدیدی بر روی فرسایش خاک دارد. تا جایی که این برگ‌ها و یا ساقه قدرت فرسایش باران‌های ناگهانی را کاهش می دهند.
گیاهان پوششی
به هر گیاهی که سطح خاک را بپوشاند و باعث بهبود باروری خاک شود گیاهان پوششی می گویند.
که می توانند شامل گیاهان لگومینوز که دارای فواید دیگری نیز برای خاک است، علف های هرز با سرعت رشد بالا باشد. که هر دو دارای توان تولید بیوماس بالایی هستند . همواره مهم‌ترین خصوصیت گیاهان پوششی سرعت رشد بالای آنها و ظرفیت پوشاندن خاک می باشد.
خصوصیات زیر باعث ایجاد گیاهان پوششی ایده ال می گردد:
بذرشان ارزان، دسترسی به آنها آسان باشد، برداشت ،ذخیره کردن و رشد آنها به راحتی صورت گیرد.
دارای رشد سریع بوده و قادر باشند در مدت زمان کوتاهی سطح خاک را بپوشانند.
در برابر آفات و بیماری‌ها مقاوم باشند.
قابلیت تولید مقدار زیادی مواد ارگانیک و مواد خشک را داشته باشند.
نیتروژن را در خاک تثبیت کرده و آنرا قابل استفاده برای گیاه کند.
دارای سیستم ریشه ای خرد کننده ی خاک متراکم باشند و همچنین باعث تولید خاک تجزیه شده گردد.
کاشت و مدیریت آن بصورت تک محصولی آسان باشد یا اینکه با دیگر محصولات رشد کند.
بتواند بعنوان علوفه یا دانه مثل دانه خوراکی عمل کند.
لوبیای گاوی بعنوان یک گیاه پوششی
لوبیای گاوی (Vinga unguicalata‌) یکی از مهم‌ترین لگومهاست که در محدوده مناطق گرم و نیمه گرم رشد می کند. این گیاه دارای خصوصیاتی است که آن را بعنوان گیاه پوششی ایده ال مطرح کرده اند:
این گیاه به خشکی مقاوم بوده و می تواند با آب خیلی کمی رشد کند.
این گیاه قادر به تثبیت نیتروژن در خاکهای فقیر است.
این گیاه به سایه مقاوم است بنابراین در کشت مخلوط قابل استفاده می باشد.
دانه های آن خوراکی است و می توان بعنوان یک منبع غذایی غنی از پروتئین برای دام ها استفاده کرد. این گیاه کاملاٌ‌به حمله آفات مقاوم بوده.
کشاورزان که در نواحی زیر صحرای آفریقا زندگی می کنند لوبیای گاوی را با ذرت ، سورگوم، ارزن و کاساوا کشت می کنند.
طراحی سیستم های کاشت
سیستم های کاشت باید طوری طراحی گردند که سطح خاک همواره با کانوپی گیاهان پوشیده شده باشد. در نواحی قابل کشت زمان دقیق بذرپاشی و کاشت می تواند مانع از شستشوی خاک غیر پوشش دار طی فصول بارانی سال گردد.
بعد از برداشت محصولات اصلی ، محصولات کود سبز باید کاشته شوند. در سراشیبی ها محصولات باید در خطوطی متقاطع با شیب ها نسبت به حالت عمودی کاشته شوند (روی خطوط تراز) که این امر می تواند باعث کاهش سرعت زیاد آب سطحی گردد.
انواع مناسب گیاهان پوششی
در محصولاتی که اکثر اوقات برای حفاظت کانوپی استفاده می شوند باید گونه هایی با سرعت رشد بالا مثل لوبیا یا شبدر باشد که به حفاظت خاک در طی مراحل رشد محصول اصلی کمک خواهد کرد.
روش‌های قابل اجرا برای دست یابی به پوشش گیاهی دائمی می تواند شامل این نکات باشد:
زمان شخم خاک
زمان جوانه یا نشاء آنها
کشت مخلوط
کشت داخل محصولی
گیاهان پوششی
مالچ پاشی
زمان مبارزه با علف های هرز
کاشت کود سبز در فصولی که زمین خالی است
همچنین به این نکات باید توجه شود:
عملکرد مورد انتظار
قابلیت دسترسی به گونه های مناسب
قیمت بذر
قابلیت دسترسی به آب
قابلیت صرفه جویی
استفاده مضاعف از گیاهان جانبی
کاهش خطر
امنیت غذایی
 
بالا