چگونگي اصلاح نباتات

[Borna66]

اصلاح نباتات یعنی

در شرایط نا مساعد افزایش عملکرد به طریق اصلاح نباتات به مقدار کم و صرف زمان طولانی ممکن است ژنهای کنترل کننده عملکرد برای بروز حداکثر پتانسیل خود به عوامل محیطی تولید وابسته می‌باشند. به طور کلی عمدترین اهداف اصلاح نباتات را می‌توان در عناوین زیر خلاصه می‌شود.

۱- بهبود کیفیت کیفیت خصوصیتی است که باعث افزایش ارزش محصول می‌شود کیفیت در جائی ممکن است به ارزش غذایی یک غله یا طعم و بافت یک میوه تلقی شود. کیفیت جزء مهمی از هر برنامه اصلاح نباتات محسوب می‌شود.

به عنوان مثال ژنوتیپهای مختلف گندم آرد تولیدی حاصل از آن را تحت تاثیر قرار داده و نهایتاً حجم و بافت و رنگ نان را مستقیماً تحت تاثیر قرار می‌دهد.

بهرحال در گیاه اصلاح شده از لحاظ پروتئین و اسیدهای آمینه ممکن است متفاوت باشد. در اهداف تولید نباتات علوفه‌ای توجه به کیفیت علوفه همواره مسئله خوش‌خوراکی و ارزش تغذیه‌ای را در بردارد در گیاهان زینتی کیفیت مفهومی جدا از گیاهان زراعی دارد.

خصوصیات کیفی در گلهای زینتی عمدتاً همچون شکل ظاهر، شدت و میزان عطر ساطع شده و وجود و عدم وجود تیغ، تعداد گلبرگ را شامل می‌شود. در میوه‌ها و محصولات انباری که طیف وسیعی از میوه جات و سبزیجات را در بر می‌گیرد

کیفیت معمولاًَ به مقاوم و ماندگاری خصوصیات بیوشیمیایی محصول انبار شده در برابر تغییرات طولانی مدت محیط فیزیکی را شامل می‌شود.

خصوصیات انباری از مهم‌ترین شاخصهای اقتصادی را شامل می‌شودکه با بازار پسندی محصول ارتباط مستقیمی دارد.
منبع :ویکی پدیا

[Borna66]

مهندسی ژنتیک گیاهی:

مهندسی ژنتیک گیاهی در رابطه با انتقال قطعه‌ای DNAبیگانه با کدهای حاوی اطلاعات ژنتیکی مورد نظر از یک گیاه به وسیله پلاسمید، ویروس بحث می‌کند. زمانی که هیبریداسیون جنسی غیر ممکن است مهندسی ژنتیک پتانسیل انتقال ژن عامل یک صفت مفید را از گونه‌های وحشی با خویشاوندی دور به یک گونه زراعی برای اصلاح کننده نباتات فراهم می‌سازد در استفاده از باکتریها در مهندسی ژنتیک از پلاسمیدهای باکتری Ecoli استفاده می‌شود.
گیاهان تولید شده از طریق مهندسی ژنتیک:

علم مهندسی ژنتیک تکنیکهائی را شامل می‌شود که بر اساس کار چندین دانشمند که مؤفق به کسب جایزه نوبل شده‌اند، پایه‌گذاری شده‌است .مهندسی ژنتیکی یک علم افسانه‌ای به نظر می‌رسد. اما امروزه در سطح وسیع در صنایع بیوتکنولوژی و آزمایشگاه‌های تحقیقاتی دانشگاهی انجام می‌گیرد. تکنیکهای مورد استفاده در این عمل به خوبی تعریف شده‌است. اما بسیاری از ادعاها در مورد مهندسی ژنتیک چندان درست نمی‌باشد. در این مقاله چگونگی کاربرد تکنیکهای مهندسی ژنتیک و مثالهای مربوطه توصیف شده‌است. پاسخ بسیاری از سؤالات پیرامون مهندسی ژنتیک در پی این دو توصیف زیر داده خواهد شد ضمناً تعریف بعضی از اصطلاحات در انتهای این مقاله آمده‌است


. ۱- مهندسی ژنتیک در گیاهان چگونه صورت می‌گیرد:


دانشمندان معمولاً از مهندسی ژنتیک در عالم طبیعت در انجام کارهایشان الگو برداری می‌کنند. مهندسی ژنتیک در عالم طبیعت در یک باکتری خاکزی تحت عنوان آگروباکتریوم تاموفاشین را به کار رفته‌است. این باکتری شامل یک DNA حلقوی کوچک و آزاد بنام پلاسمید می‌باشد از پلاسمید این باکتری غالباً برای تغییر ساختار ژنتیکی یک گیاه حساس به بیماری گال استفاده می‌شود. دانشمندان در گام اول ژنهائی را که یک خصوصیت مطلوب و یا یک صفت اتصالی را کنترل می‌کنند ،شناسائی می‌کنند. تا در گام بعدی این ژن مطلوب را به گیاه مورد نظر انتقال دهند. برای انجام چنین کاری در گیاهی که حاوی آن ژن مطلوب هست، ژن مربوطه را را از قطعه DNA آن گیاه با استفاده از آنزیم‌های خاصی جدا می‌کنند. این آنزیم‌ها مانند یک قیچی عمل کرده و نیز پلاسمید حاصل از باکتری آگروباکتریوم را با همان آنزیم‌ها برش می‌دهند و ایجاد یک قطعه DNA باز می‌کنند سپس این پلاسمید باز شده را در مجاورت ژن مطلوب قرار داده و با یکدیگر ادغام می‌کنند و با استفاده از آنزیمهای خاصی اتصالات مربوطه را بین این ژن و پلاسمید انجام می‌دهند. آنها می‌توانند پلاسمیدی را تولید کنند که حاوی این ژن مطلوب می‌باشد. چنین پلاسمیدی را DNA ی نوترکیب یا RDNA می‌نامند دانشمندان این مجموعه را (پلاسمید نو ترکیب) به داخل باکتری آگرو باکتریوم بر می‌گردانند و در نتیجه این باکتری شامل پلاسمید تغییر یافته می‌شود . مجموعه پلاسمید+ ژن مطلوب+ آگروباکتریوم به گیاه مورد نظر منتقل می‌شود. بعضی از سلولهای این گیاه، ژن مربوطه را از پلاسمید دریافت کرده و جزء ساختار DNA خودی می‌کنند. وقتی چنین سلولهای گیاهی در محیطهای کشت رشد داده می‌شوند، تولید گیاهان کوچکی می‌کنند که می‌توان وجود صفت جدید مورد انتظار از ژن انتقال یافته را در آنها تست کرد. این چنین گیاهانی نامیده می‌شوند گیاهان تراریخت و باید آزمونهای بیشتری بر روی آنها صورت گیرد

[Borna66]

تغییر در تعداد و ساختار کروموزوم

(مهندسی کروموزوم):
اتو پلی پلوئیدی: اتوپلی ئیدی در طبیعت به عنوان مکانیسمی برای بهبود اطلاعات ژنتیکی اتفاق می‌افتد. اتوتترا پلوئید است و ارقام تجاری موزوبعضی از سیب‌ها اتوتریلوئیدهستند. در بعضی گونه‌های گیاهی افزایش معقول در تعداد ژنوم با افزایش در اندازه سلول و بزرگ‌ترشدن اندامها همراه است . برای مثال تریپلوئید از بنیه بهتری برخوردارند و در مقایسه با سیب‌های دیپلوئید میوه‌های بزرگ‌تری می‌دهند از اتو پلی پلوئیدی برای تولید میوه و گلهای بزرگ نیز استفاده شده‌است. در برنامه‌های اصلاحی اتو پلوئیدهای مصنوعی دو هدف مهم در نظر گرفته می‌شود: ۱)تولید یک ژنوتبپ یا ترکیبی از ژنوتیپها که برتر از بهترین دیپلوئیدها در بعضی از صفات مهم باشند ۲)افزایش باروری در نباتات بذری

[Borna66]

افزایش تولید در واحد سطح

: افزایش تولید در واحد سطح و استفاده از ژنوتیپهای مفید و مطلوب در هر منطقه آب و هوایی از دیگر اهداف اصلاحگران نباتات می‌باشد. عملکرد گیاه در واحد سطح منعکس کننده برآیند همه اجزا گیاه می‌باشد. بهرحال همه ژنوتیپهای تولید شده دارای عکس العمل فیزیولوژیکی و ژنتیکی یکسانی در شرایط مختلف نیستند. عملکرد صفتی پیچیده‌است که تحت تاثیر اثر متقابل ژنوتیپ و محیط می‌باشد.

__________________

[Borna66]

اصلاح نباتات علمی در جهت حفظ و بهره وری از ذخایر ژنتیکی گیاهان دارویی
در اصلاح گیاهان دارویی هدف بالا بردن نسبی کیفیت و کمییت مواد موثره سنتز یافته در این گیاهان می باشد که بسیار مورد توجه شرکتهای دارویی ،متخصصین فیتوشیمی و فارماکوگنوزیستها می باشد زیرا که با پیشرفت تمدن انسانی اعجاز گیاهان وحشی و دارویی در جهت علاج بخشیدن به بیماریها حتی بسیاری از بیماریهای لا علاج با داروهای شیمیایی، غیر قابل انکار در جوامع تلقی شده و استفاده از این نعمت خدادادی روز به روز در حال افزایش است اما بایستی احتیاط نمود تا روزی در سودای از بین رفتن گونه های طبیعی دارویی در نتیجه تخریب مراتع و منابع طبیعی ننشینیم.




زمانیکه با واژه اصلاح نباتات روبرو می شویم بطور عمده روشهایی در ذهنمان تداعی پیدا می کند که هدف از به کار گیری آنها بهبود صفاتی در اندامهای به خصوص از گیاه بوده و یا اینکه افزایش کمیت یا کیفیت محصولات بدست آمده از گیاه خواهد بود .

هم چنین علاوه بر موارد ذکر شده در بعد وسیعتری چون،دستیابی به گیاهانی است که که در برابر شرایط نامساعد هم چون بیماریها،آفات ،شوری ،کم آبی و... مقاوم بوده و بتواند از مکانیسمهایی هم چون زودرسی،پاکوتاهی و دیگر روشهایی که می توان از آنها به عنوان راهکار دفاعی گیاه نام برد استفاده کرده تا بتواند از شرایط نا مساعد فرار و چاره ای برای تنازع بقاء خود بیابد. به طور کلی در حیطه زراعت و باغبانی بدست آوردن محصولاتی که از کارایی بالای مواد و عناصر غذایی همچون سرشار بودن از انواع ویتامینها ،داشتن مزه مناسب و مشتری پسند بودن از جمله رنگ مطلوب و.. مد نظر اصلاحگر می باشد. اما در اصلاح گیاهان دارویی هدف بالا بردن نسبی کیفیت و کمییت مواد موثره سنتز یافته در این گیاهان می باشد که بسیار مورد توجه شرکتهای دارویی ،متخصصین فیتوشیمی و فارماکوگنوزیستها می باشد زیرا که با پیشرفت تمدن انسانی اعجاز گیاهان وحشی و دارویی در جهت علاج بخشیدن به بیماریها حتی بسیاری از بیماریهای لا علاج با داروهای شیمیایی، غیر قابل انکار در جوامع تلقی شده و استفاده از این نعمت خدادادی روز به روز در حال افزایش است اما بایستی احتیاط نمود تا روزی در سودای از بین رفتن گونه های طبیعی دارویی در نتیجه تخریب مراتع و منابع طبیعی ننشینیم. مباحث وابسته به گیاهان دارویی و داروهای گیاهی از بحث انگیزترین و پرجاذبه ترین موضوعات مربوط به علوم پزشکی در دهه های اخیر بوده است. گستره عقاید در این زمینه هر فرد جوینده ای را دچار شگفتی می کند. افرادی وجود دارند که درمان هر بیماری را در داروهای گیاهی یافته و یا استدلال آن که این داروها منشا طبیعی داشته، لذا با بدن "طبیعی" انسان هم خوانی دارند از مصرف هیچ گیاهی دریغ نمی کنند. اگر خود پزشکان مایل به تجویز این داروها نباشند، بسیاری از بیماران آنها نه تنها به مصرف این داروها تمایل دارند، بلکه در بسیاری از موارد خوددرمانی با گیاهان دارویی، دانسته یا ندانسته امری رایج است....این مساله هر چند قابل تحسین و تشویق است اما با دید تخصصی اگر نگرشی بر این موضوع داشته باشیم متوجه می شویم برداشت بی رویه این گیاهان از مراتع و هم چنین تغییرات اقلیمی در سالهای متمادی موجبات فرسایش ژنتیکی را فراهم خواهند آورد برگرداندن ژنوتیپهای از بین رفته به طبیعت امری امکان ناپذیر خواهد بودکه این مساله در مورد گیاهان دارویی بسیار حادتر بوده، زیرا با برداشت این گیاهان جایگزینی برای آنها در طبیعت صورت نمی گیرد بایستی به نحوی تقسیم کار گردد تا هر کدام از متخصصین اصلاح نباتات در این امر تکلیف خود را نسبت به حفظ و نگهداری ذخایر ژنتیکی گونه های موجود در کشورمان ایران به سرانجام برسانند. پس امروز باید به فکر حفظ ذخایر ژنتیکی موجود باشیم که فردا بسیار دیر است.

در اصلاح گیاهان دارویی ممکن است رقمهایی بوجود آوریم که هر چند متفاوت با سایر رقمها نباشد اما از نظر کیفیت و کمیت مواد موثره باهم متفاوت باشند پس در این باره نیاز است شخص اصلاحگر ویژگیهای مورفولوژیکی و خصوصییات مواد موثره که شناسایی و معرفی آنها نیاز به صرف هزینه بالایی است را در اختیار سایر متخصصین و استفاده گنندگان قرار دهد . واجب است شخص اصلاحگراطلاعات کافی در زمینه مسیرهای متابولیسمی ،ساخت و سنتز متابولیتها داشته و در مورد رقم اصلاح شده ارائه نماید.علاوه بر این یک اصلاحگر موفق بایستی از میزان مواد موثره در تمامی رشد فنولوژیکی گیاه آگاهی داشته باشد این هدف میسر نخواهد بود جز اینکه متخصصین اصلاح و داروشناسان گیاهی بتوانند همکاری منظم و پی در پی با همدیگر داشته باشند. هم چنین در جهت معرفی رقمهای خاص از گیاهان دارویی علاوه بر ویژگیهای کمی و کیفی متابولیتهای تولید شده بایستی به سایر خصوصییات از جمله سرعت رشد و نمو اندامهای ذخیره کننده مواد موثره مقاومت به بیماریها و آفات ،پایداری مواد موثره در اندامهای مورد نظر و هم چنین زمان رسیدگی اندامها ،وجود مواد بازدارنده متابولیتهای تولید شده، سهولت برداشت استفاده از روشهای مکانیزه جهت زراعت مورد توجه قرار گیرد.

بایستی توجه نمود در اصلاح گیاهان دارویی هر گیاه تولید چندین متابولیت خاصی را موجب می گردد اما ممکن است همه این متابولیتها برای اصلاحگر مد نظر نبوده و از کارایی لازم برخوردار نباشند. در این صورت توجه ما اولا بایستی متمرکز بر تولید متابولیتهایی باشد که از ارزش بالایی برخوردار باشند هر چند که حاوی دز کمتری از متابولیت مورد نظر باشد. مثلا مقدار اسید چرب گامالینولنیک در حداکثر مقدار خود در بذور گیاه دارویی گل گاو زبان و جود دارد چه لزومی دارد که ما در بخشهایی دیگر گیاه مثلا ساقه و برگ به دنبال این متابولیت باشیم که کاری وقتگیر و هزینه بر خواهد بود. اگر در صدد باشیم که این نوع از گیاهان را در جهت افزایش میزان اسید چرب گاما لینولنیک گزینش نماییم بایستی به دنبال واریته هایی که دارای میزان بیشتری از این اسید چرب بوده بگردیم و با انتخاب آن هم پروسه اصلاحی کوتاهتر شده و هم اینکه واریته انتخاب شده را می توانیم از طریق فنون بیوتکنولوژی هم چون کشت بافت و کشت سلول تکثیر نموده و بصورت انبوه مورد کشت قرار دهیم. البته نظر اصلاح کنندگان گیاهان دارویی امروزه بیش از پیش به تامین نیازهای صنایع دارویی متمرکز گردیده و بیشتر کارهای اجرایی به سمت و سویی در حال حرکت است که تغییراتی در سیستمهای تولید کننده متابولیکی گیاهان ایجاد نمایند که ضمن کاهش و از میان برداشتن مواد بازدارنده موجبات افزایش و پایداری مواد موثره را فراهم نمایند.
اصلاح گیاهان دارویی تفاوتهای عمده ای با اصلاح گیاهان زراعی دارد در اصلاح گیاهان ما ممکن است تغییرات بسیار وسیعی در ساختمان گیاه ایجاد نماییم اما در اصلاح گیاهان زراعی بیشتر هدف ما بهبود ساختار و افزایش تولید اندامهایی است که دست اندر کار تولید مواد موثره هستند .مثلا از مدتها تصور بر این بود که خشخاشها ی دارای گرزهای تخم مرغی شکل در مقایسه با خشخاشهای دیگر از مقدار بیشتری مرفین برخوردارند اما تحقیقات نشان داد که شکل کپسول ارتباطی با مرفین ندارد هم چنین تغییرات مواد موثره در اندامهای مختلف گیاهان متفاوت می باشد مثلا مقدار آلکالوئیدهای موجود در قسمتهای مختلف برگ تاجریزی متفاوت می باشد به طوری که نوک برگها در مقایسه با وسط برگها حاوی مقدار بیشتری از گلیکو آلکالوئیدها می باشد. که این تفاوتها به تنوع ساختاری در گیاهان معروف می باشد.

جهت اصلاح گیاهان دارویی هم چون دیگر گیاهان زراعی می توان از روشهایی مثل کشت بافت و سلول استفاده نمود و بدین صورت می توان گیاهانی همسان(کلون) و یا گیاهانی همسان تولید نمود که استفاده از این روشها دارای معایب و مزایایی برای خود می باشند. مثلا ممکن است بدلیل حساسیت کالوسهای ایجاد شده به جهش زایی بذور حاصله ازگیاهان مورد کشت بافت، عقیم و یا اینکه فاقد قوه نامیه باشند با این حال روشهای تکثیر گیاهان از طریق کشت بافت رو به گسترش بوده هر چند که این روشها دارای هزینه و زحمات نسبتا بیشتری هستند اما مزایایی که این روشها دارا هستند نسبت به معایبشان برتری کامل داشته و در جهت کارهای اصلاحی هم چون تولید گیاهان عاری از ویروس و غلبه بر دوره خواب طولانی در بسیاری از بذرهای گیاهان و صدها مزایای دیگر امروزه بیشتر مورد توجه واقع شده اند. اصولا اصلاح گیاهان دارویی با تغییر پذیریهای بیشتری نسبت به گیاهان زراعی برخوردار می باشد زیرا گیاهان دارویی بطور وحشی در طبیعت رویش یافته و ژنهای سازگاری خاصی در طی زمان های طولانی در آنها بوجود آمده هم چنین گذشته از این موارد می توان به تغییراتی اشاره نمود که در کمیت و کیفیت مواد موثره و متابولیتهای تولیدی ایجاد می گردد مقدار و کیفیت مواد موثره تحت تاثیر شرایط جغرافیایی قرار دارد بطوریکه حتی ارتفاع ،دما ، میزان رطوبت در مقدار آنها تغییراتی حاصل می نماید. مقدار مواد موثره حتی در افراد مختلف یک جمعیت متفاوت می باشد که بایستی به این موارد در اصلاح گیاهان دارویی توجه نموده و با غربال نمودن افراد در جهت همگن سازی جمعیتها نسبت به متابولیتهای به خصوصی تلاش نمود. هر چند که هیچ تضمینی راجع به اینکه این صفات ارزشی از نظر داشتن متابولیتها به نسل دیگری نیز منتقل خواهد شد وجود ندارد. بدین خاطر بایستی اصلاح گیاهان دارویی را بایستی از جمعیتهای همگن که از افراد سالم و مناسب تشگیل شده اند آغاز نمود یعنی ابتدا مناسبترین پایه ها را گزینش و سپس اقدام به بذر گیری می نماییم و در صورت لزوم دورگ گیری بین ارقام را انجام داده و بعد از کشت به طور متوالی مواد موثره آنها را اندازه گیری می نماییم پس از مشخص نمودن بهترین افراد که دارای مواد موثره بالایی هستند از آنها بذر گیری نموده و این روش را تا کسب رقم برتر ادامه می دهیم. در این نوع از روش اصلاحی به لحاظ اینکه بیشترین توجه ما به میزان مواد موثره تولیدی است زمانی موفق خواهیم شد که اطلاعات شیمیایی دقیقی از مواد موثره گیاه مورد نظر داشته باشیم حتی به لحاظ اینکه بسیاری از گیاهان در گروه گیاهان دگر گشن ویا نیمه دگر گشن قرار گرفته اند بایستی توجه نمود محیط هر یک از جمعیتهای مورد اصلاح بصورت ایزوله نگهداشته شوند تا احتمال انتقال صفات غیر از صفات مورد نظر از طریق دانه گرده دیگر جمعیتها منتفی گردد. با این چنین روشهای اصلاحی توده ای و انتخاب افراد برتر و ارائه یک رقم مطلوب هندیها توانسته اند رقمهایی از بنگ دانه با ۴% آلکالوئید و شابیزک با ۸ .% آلکالوئید بوجود آورند.
نتایج حاصل از تحقیقات مختلف نشان می دهند که تنوع نسبتا فراوانی از نظر صفات تحت بررسی در میان ژنوتیپهای دارای منشا جغرافیایی مختلف وجود دارد. از این تنوع می توان با توجه به اهداف طرحهای اصلاحی استفاده کرد. با بررسی این تنوعات در میان گیاهان دارویی می توان ارقامی را که از حیث تولید و پایداری از توده های موجود مناسبتر باشند را معرفی نمود.