تبلیغات
گیاه شناسی - ژنتیک و گیاه
گیاه شناسی
یکشنبه 21 مهر 1387

ژنتیک و گیاه

یکشنبه 21 مهر 1387

نوع مطلب :
نویسنده :ش ش

ساعت ژنتیكی, كنترل كننده گلدهی گیاهان:


بنا بر یافته های جدید, گیاهان دارای نوعی "ساعت ژنتیكی" هستند كه زمان به پایان رسیدن خواب زمستانی و شروع گلدهی بهاره را تعیین میكند. سالهاست كه دانشمندان در جستجوی پاسخ این پرسش هستند كه گیاهان چگونه زمان مناسب برای گلدهی را تشخیص میدهند.
اكنون دو گروه از پژوهشگران انگلیسی و آمریكایی موفق به یافتن سرنخهایی شده اند كه میتواند این معما را توجیه كند, و امیدوارند به كمك آن بتوان تولید محصولات گیاهی را افزایش داد.
نتایج این تحقیق در نشریه "نیچر" چاپ شده است.
در یكی از دو پژوهش انجام شده (چكیده انگلیسی), محققان موفق شده اند پاسخ این سوال را بیابند كه چرا برخی گیاهان برای گلدهی به یك دوره سرما نیاز دارند.
 

گیاهان و مهندسی ژنتیک

اطلاعات اولیه

گیاهان نه تنها اهمیت بسزایی در کشاورزی دارند، بلکه بعضی از گیاهان زینتی و دارویی ارزش اقتصادی بالایی دارند. امروزه از کدئین ، کیتین و دیگوکسین گیاهانی برای ضد درد ، ضد مالاریا و ضد التهاب قلب استفاده می‌شود. با توجه به گسترش علم تکثیر مریستم در جوانه ، نوک ریشه ، گرهک در زمینه تولید پروتئینهای جانوری مانند زنجیره سبک ایمونوگلوبین‌ها ، انسولین ، آلبومین سرم انسانی و ... گامهایی برداشته شده است.

برای جدا کردن ژنها و انتقال آنها به گیاهان وجود یک بانک ژن ضروری است. بدین منظور امروزه بسیاری از ژنهای گونه‌های مطلوب کشاورزی در بانکهای ژن به صورت کلون شده ، نگهداری می‌شود و سپس در مواقع مورد نیاز ژنها به داخل گیاهان تزریق شده و گیاهان ترانس ژن تولید می‌شود. تاکنون بیش از هزاران گونه گیاهی ترانس ژن تولید شده است. در کشورهای اروپایی استفاده از گیاهانی ترانس ژن به دلیل مخالفت نسلهای جدید و تعداد بالای طرفداران محیط زیست فوق‌العاده محدود است.

تاریخچه

استفاده از گیاهان ترانس ژن از سال 1984 گسترش قابل ملاحظه‌ای یافته است. در این سال گروه تحقیقاتی در دانشگاه بلژیک زیر نظر پروفسور مونتاگو و در آلمان زیر نظر پروفسور شل موفق به انتقال ژن به سلولهای گیاهی با استفاده از پلاسمیدهای یک گونه باکتری به نام آگروباکتریوم گردیدند.

تولید گیاه از طریق کشت سلولی

تولید گیاه از طریق کشت سلولی از نظر مهندسی ژنتیک اهمیت زیادی دارد. وقتی گیاه زخمی شود، تکه‌ای از بافت نرم اطراف آن را فرا می‌گیرد که به آن کالوس می‌گویند. اگر قطعه‌ای از این بافت نرم را در محیط کشت همراه با مواد غذایی و هورمونهای گیاهی قرار دهیم، سلولها تقسیم می‌شوند و یک توده سازمان نیافته‌ای از سلولهای تمایز نیافته به نام کالوس ، ایجاد می‌کنند که به این روش کشت کلونی گفته می‌شود.

سلولی از این کشت را می‌توان انتخاب کرد و به محیط کشت جدید انتقال داد. سلولهای موجود در کالوس قادر به دریافت DNA نمی‌باشند، چون دیواره آنها حاوی سلولز است. ولی اگر با آنزیم سلولاز دیواره را از بین ببریم، پروتوپلاست بدست می‌آید. پروتوپلاست قادر به جذب DNA نوترکیب می‌باشد و در ضمن قادر به رشد در محیط مناسب و تبدیل به گیاه کامل نیز می‌باشد.



تصویر

ساختن گیاهان دو رگه با استفاده از ادغام پروتوپلاستی

برای ایجاد تغییرات ژنتیکی مطلوب در گیاهان بطور کلی دو روش غیر از آمیزش جنسی گیاهان وجود دارد. روش اول انتقال مستقیم DNA به درون پروتوپلاست است. این روش ساده‌تر است و برای خود محاسن و معایبی دارد. به عنوان مثال در بعضی گیاهان به ویژه تک لپه‌ایها بکار گیری حاملهای بیان ژن ، نتایج رضایت بخشی ارائه نمی‌دهد.

در روش دوم ، هنگامی که پرتوپلاستهای دو سلول دیپلوئید باهم ترکیب می‌شوند، یک سلول تتراپلوئید بدست می‌آید، در حالی که در بعضی از گیاهان می‌توان از دانه گروه آنها سلول هاپلوئید تولید کرد و با الحاق چنین پروتوپلاستهای هاپلوئیدی امکان تولید گیاه دیپلوئیدی وجود دارد. شاید بدین طریق بتوان گیاهانی را که از نظر ناسازگاری جنسی دو رگه نمی‌شوند، از طریق الحاق پروتوپلاستی گیاه دو رگه بارور ایجاد کرد.

نقش آگروباکتر و پلاسمید Ti در ایجاد تومور تاجی

از میان گروهی از باکتریهای خاک که به عنوان آگروباکتریوم شناخته شده‌اند، چندین گونه وجود دارد که می‌توانند گیاهان را عفونی کنند و سبب ایجاد تاول تاجی در گیاهان شوند. در این حالت یک توده یا کالوس از بافت توموری که در یک حالت غیر تمایزی در محل عفونت رشد می‌کند، ظاهر می‌شود.

هنگامی که سلولهای تاول تاجی درون محیط کشت قرار گیرند، آنها جهت تشکیل یک کشت کالوسی حتی عاری از هورمونهای گیاهی ، رشد می‌کنند. هنگامی که سلولهای تاول تاجی بوسیله آگروباکترویوم به صورت تومور در آمده باشند، حتی اگر تمام آگروباکترویوم را توسط مواد ضد میکروب از سطح گیاه حذف کنیم، سلولهای گیاهی به صورت تومور باقی می‌مانند. القاء تومور تاجی در گیاه توسط پلاسمید باکتری آگروباکتریوم صورت می‌گیرد که به داخل گیاه منتقل می‌گردد.

پلاسمید Ti در آگروباکتریوم

پلاسمید Ti مولکولهای حلقوی هستند که دارای بخشهای مختلفی می‌باشند. قسمتی از آن به نام T-DNA وارد گیاه می‌شود، وظیفه T-DNA در داخل گیاه تولید هورمونهای اکسین و سیتوکینین است که باعث رشد تومور مانند قسمت زخم خورده گیاه می‌شوند. همچنین T-DNA یک اسید آمینه غیر ضروری برای گیاه به نام اوپین می‌سازد که این ماده به عنوان منبع ازت ، مورد استفاده خود آگروباکتریوم قرار می‌گیرد.



تصویر

موتانهای پلاسمید Ti

با توجه به اینکه کروموزم باکتری نیز در ارتباط با برقراری رابطه میان آگروباکتریوم و گیاه نقش دارد، ولی از طریق هیبریداسیون و موتانهای فاقد پلاسمید Ti نشان داده شده است که قدرت ایجاد تومور تاجی وابسته به پلاسمید Ti است. آگروباکتریومی که فاقد پلاسمید Ti باشد، بیماری تاول تاجی ایجاد نمی‌کند. اگر توسط ترانسپوزون‌ها در توالی T-DNA تغییر بوجود آید، یا اوپینها سنتز نمی‌شوند، اما گال بوجود می‌آید و یا تومور القا نمی‌شود، این مطلب نمایانگر آن است که توالی T-DNA در ایجاد تومور موثر است.

انتقال DNA به گیاه از طریق شوک الکتریکی

با توجه به اینکه آگروباکتریوم فقط سلولهای دو لپه‌ای را آلوده می‌کند، در سلولهایی مانند گندم ، برنج و ذرت از طریق شوک الکتریکی برای انتقال DNA به درون سلول استفاده می‌شود. برای استفاده از الکتروپوریشن به سلول گیاهی احتیاج به پروتوپلاست است، ولی تولید گیاه کامل از پروتوپلاست تک لپه‌ای مشکل است و در واقع اگر DNA مستقیما به سلول تزریق شود بهتر است، علاوه بر این از طریق تزریق DNA توسط تفنگ ذره‌ای می‌توان DNA را وارد سلولهای حاوی دیواره نمود.



تصویر

کاربردهای انتقال ژن به گیاهان

از مهمترین اهداف انتقال ژن به گیاهان می‌توان موارد زیر را ذکر کرد.
  • ایجاد مقاومت در برابر حشرات
  • تولید بازدارنده پروتئینازها در برابر حشرات
  • تولید گونه‌های مقاوم به قارچها
  • مقابله با ویروسها
  • تولید گیاهان مقاوم به علف کشها
  • تولید گیاهان مقاوم به استرس

چشم انداز

تاکنون آزمایشات متعددی برای ایجاد گیاهان ترانس ژنتیک از طریق پلاسمید Ti باکتری آگروباکتریوم و یا از طریق تفنگ ذره‌ای بکار برده‌اند و دانشمندان در فکر تولید انترفرون در گیاهان و در کشت سلول گیاهی هستند و از طرف دیگر تولید گیاهان برتر و با محصولات بیشتر یکی دیگر از اهداف مهندسی ژنتیک گیاهی می‌باشد.

 

 

اهمیت ذخایر ژنتیك گیاهی و دانش بومی مربوط به گیاهان، در توسعه پایدار:

 

 

اهمیت ذخایر ژنتیك در بحث پایداری:

          طی نشستی جهانی در سال 1987 در خصوص توسعه و محیط زیست «توسعه پایدار» تعریف شد. در این تعریف توسعه پایدار: «راهبردی برای تامین نیازهای كنونی بشر، بدن اینكه برای نسل‌های آینده مشكلاتی ایجاد شود»، عنوان شد. موضوعات اساسی در بحث پایداری شامل پنج محور اساسی: سیاست و مدیریت، انرژی و نهاده‌ها، منابع ژنتیك، اقلیم، آب و خاك است. در پنج محوری كه ذكر شد یكی از موضوعات اساسی ذخایر ژنتیك می‌باشد كه شامل شناسائی ذخایر ژنتیك، ارزیابی و سنجش آنها و استفاده از آنهاست.

          ژنتیك گیاهی به عنوان بخش مشخصی از تنوع زیستی در‌بردارنده مواد ژنتیكی است كه در اشكال اولیه و گونه‌های وحشی، واریته‌های بومی و سنتی و كولتوارهای جدیدوجود دارد. منابع ژنتیك گیاه منابعی را برای معیشت انسان اعم از تهیه غذا، چرای دام، تهیه سوخت‌، تهیه الیاف، تهیه جان پناه، تهیه دارو و بسیاری از مایحتاج دیگر انسان فراهم می‌كند. برآوردشده كه 300 تا 500 هزار گونه اصلی گیاهی وجود دارد كه تقریباً 250 هزار گونه آن شناخته یا توصیف شده است. حدود 30 هزار از گونه‌ها خوراكی است كه حدود 7 هزار از آنها در طی تاریخ بشر مورد استفاده قرار گرفته. افزایش شمار گونه‌هایی كه پرورش آنها ممكن است برای نیازهای انسانی اعم از تغذیه، خوراك دام، تهیه سوخت و در صنعت كاربرد داشته باشند، از جمله مواردی است كه اهمیت حیاتی دارد. این كار می‌تواند با شناسائی گونه‌ها، آزمایش بر روی آنها، سازگار نمودن و پرورش آنها صورت گیرد(1). شناخت و ثبت دانش بومی در خصوص گونه‌های مختلف گیاهی، ویژگی‌ها و كاربردهای آنها در قسمتهای مختلف دنیا می‌تواند از به هدر رفتن دانشی كه طی اعصار و قرون كسب شده جلوگیری كند و در اقدام در زمینه معرفی گیاهان جدید برای بهره برداری موثر واقع شود.

          معرفی گیاهان جدید برای بهره‌برداری‌های مختلف منجر به بهبود وضعیت بیولوژیكی زیست محیطی، خاك، آب، پوشش گیاهی و چشم اندازها می‌شود. این امر با افزایش تنوع زیستی به منظور تعویض سیستم‌های تولید تك كشتی كنونی می‌تواند ممكن شود.توسعه و پیشرفت بیوتكنولوژی و تكنولوژی ژن می‌تواند فرصت‌های جدیدی برا ی حمایت گیاهانی كه بطور سنتی از قدیم كشت می‌شوند ایجاد كند. این امر به ویژه با پیشرفت در زمینه كولتیوارهای جدید مقاوم و كولتیوارهایی است كه برخی ویژگیها و خصوصیات مورد نیاز انسان از نظر تغذیه، خوراك دام و غیره در آنها تقویت می‌شود و یا از نظر تولید برخی تركیبات شیمیایی و بیوشیمیایی كه در آنها موجود است.

پیشبرد پایداری و افزایش بازده محصولات مختلف مربوط به اثرات متقابل و عملكرد تعداد زیادی از ژنهاست(بوشتینگ1997). برای دستیابی به این مفهوم لازم است تحقیقات ویژه‌ای در زمینه‌های ذیل صورت گیرد:

-                     افزایش كارآئی فتوسنتز

-                      بهبود كارآئی مواد مغذی و آب (با توسعه كولتوارهای كم توقع)

-                      تغییر در مكانیسم نقل و انتقال مواد غذایی در درون گیاهان

مطالعات زیادی كه در خصوص گیاهان، از انواع وحشی، انواع قدیمی، میانه و ژنوتیپ‌های جدید غلات صورت گرفته نشان داده است كه واریته‌های جدید بازده بیشتری نسبت به واریته‌های قدیمی دارند و بازدهی بیشتری از نظر مصرف مواد مغذی دارند. محتمل به نظر می‌رسد كه برنامه خاصی برای كشت كولتیوارهای كم توقع موفقیت آمیز باشد. كولتیوارهای اصلاح شده‌ای كه كم توقع‌اند نهاده كمتری را نیز طلب می‌كنند و از این رو در حفاظت محیط زیست موثر واقع می‌شوند.

 

 

 

ایران از نظر ذخایر ژنتیك گیاهی جزء غنی ترین كشورهای دنیاست

 

 

 26/11/83 

منابع ژنتیكی از ارزشمندترین منابع طبیعی و جزء ثروت ملی هر كشور محسوب می شوند و ایران براساس مدارك و شواهد موجود از نظر ذخایر ژنتیك گیاهی جزء غنی ترین كشورهای دنیاست.
«بانك ژن گیاهی ملی ایران» موسسه ای است كه تحقیقات پایه درزمینه ژنتیك گیاهی و حفاظت و بهره برداری از این منابع را در كشور ما برعهده دارد.
دكتر جواد مظفری معاون پژوهشی سازمان تحقیقات و آموزش كشاورزی و رئیس بخش تحقیقات ژنتیك بانك ژن گیاهی ملی ایران در حاشیه گردهمایی سالیانه تحقیقات این بخش، به سوالات خبرنگار ایانا پاسخ داده است.

وظایف بانك ژن گیاهی ملی ایران چیست؟
بانك ژن گیاهی ملی ایران دو مسئولیت عمده را برعهده دارد كه عبارتند از جمع آوری، شناسایی و بهره برداری از ذخایر گیاهی در سطح ملی و تحقیقات ژنتیك پایه.
كارشناسان این مركز با تعیین نقاط پراكنش گیاهان، پایش (مونیتورینگ) تغییرات آنها در رویشگاههای طبیعی، حفاظت از آنها در رویشگاه و انتقال و نگهداری منابع ژنتیكی در بانكهای ژن، از انقراض این منابع ارزشمند و از دست رفتن دائم ارقام نادر موجود در طبیعت جلوگیری می كنند.
همچنین این مركز، تحقیقات گیاه شناسی از قبیل ارزیابی صفات زراعی، تعیین روابط خویشاوندی بین گیاهان و ایجاد بانك اطلاعاتی نمونه های موجود را نیز برعهده دارد. امروزه حدود 60 هزار نمونه ژنتیكی از گونه های مختلف گیاهی در اینجا نگهداری می شود. حدود 18 هزار نمونه گندم، 10 هزار نمونه حبوبات، 6 هزار نمونه جو، 5 هزار نمونه گیاهان علوفه ای، 2500 نمونه برنج، بیش از 5 هزار نمونه درختان میوه و بیش از 5 هزار نمونه خویشاوندان وحشی غلات، مجموعا 60 هزار نمونه ژنتیكی را تشكیل می دهند كه در بانك ژن این موسسه موجود است. این نمونه ها به دو حالت برای درازمدت و كوتاه مدت ذخیره سازی می شوند، یعنی بطور كلی 120 هزار نمونه یكی در اینجا وجود دارد.
مهمترین طرحهای تحقیقاتی كه در این موسسه انجام شده است چه طرحهای هستند؟
طرحهای تحقیقاتی موسسه در چند زمینه انجام می شود كه از آنها مطالعات ژنتیكی برای كشف صفات مفید در ژنوم ارقام موجود گیاهی است. یافتن رقم نخود مقاوم به بیماری برق زدگی كه مهمترین بیماری نخود در سال گذشته بوده است، یافتن رقم پیاز مقاوم به تریپس كه مهمترین آفت پیاز در دنیاست، كشف رقم مقاوم به موزاییك ذرت در گیاه سورگوم، رقم مقاوم به فوزاریوم در كنجد و رقم گندم مقاوم به فوزاریوم خوشه، از مهمترین طرحهای این زمینه است.
از دیگر كارهای موسسه تهیه ژرم پلاسم عاری از بیماری است. این كار در درختان میوه و گیاهانی كه به شكل غیرجنسی تكثیر می شوند بسیار حائز اهمیت است. چون در تكثیر غیرجنسی، بخشی از بدن گیاه برای تكثیر كاشته می شود و نتیجتا در صورت وجود آفت یا بیماری، این آلودگی عینا به مزرعه جدید منتقل می شود. از مهمترین كارهای ما در این زمینه تهیه هسته های اولیه بذر سیب زمینی است كه در حال حاضر موسسه بیوتكنولوژی با استفاده از آن، بذر عاری از ویروس سیب زمینی را تولید می كند.
كار دیگری كه در این موسسه انجام می گیرد، مطالعه رابطه خویشاوندی بین گونه های مختلف گیاهی است. هدف از این كار این است كه بدانیم برای اصلاح و به نژادی یك گونه گیاهی از كدام گونه های دیگر و چگونه می توان استفاده كرد. در همین زمینه هیبریدهایی بین گندم تجاری و یك نوع علف وحشی بنام اژیلوپس ایجاد كردیم كه هدف از این پروژه تولید گندم مقاوم به شوری است. در آینده به تدریج با كاهش سهم ژنتیكی اژیلوپس و افزایش سهم ژنتیكی گندم گیاهی بدست می آوریم كه علاوه بر دارا بودن كلیه اختصاصات گندم تجاری، از صفت مقاومت به شوری نیز برخوردار است.
پروژه دیگر در دست اجرای موسسه كنترل بیولوژیك یكی از بیماریهای قارچی گندم با استفاده از ویروسهای آلوده كننده این نوع قارچ است. در این بیماری با رشد قارچ روی خوشه گندم، سمی تولید می شود كه با مسموم كردن دانه گندم باعث ایجاد سرطان در انسان و بیماریهای جهازهاضمه و تناسلی در دام مصرف كننده آن می شود. طرحی كه ما در دست داریم ایجاد مقاومت به این بیماری با استفاده از ویروسهایی است كه قارچ را از بین می برند.
همه این طرحها یك هدف دارند و آن هدف این است كه چگونه منابع ژنتیكی ارزشمند موجود در كشور را حفظ كنیم. تا به حال موسسات بین المللی چنین كارهای تحقیقاتی را برای ما انجام می دادند ولی امروزه این تكنولوژی در كشور ما ایجاد شده و نیروی انسانی مورد نیاز برای اجرای این طرحهای تحقیقاتی تربیت شده است كه در كلیه موسسات تحقیقاتی كشور اینگونه پژوهشها را انجام می دهند.
بانك ژن گیاهی ملی ایران هم در قالب یك ستاد در كرج و نمایندگی هایی كه در مراكز تحقیقاتی استانها فعالیت می كنند، سال گذشته 226 طرح تحقیقاتی را در قالب 42 طرح ملی در نقاط مختلف كشور به انجام رسانده كه هدف از آنها حفاظت و بهره برداری از منابع ژنتیكی ایران بوده است.

 

 


 
:
 
 
 




foot pain
دوشنبه 13 شهریور 1396 05:47 ب.ظ
Hello! Would you mind if I share your blog with my facebook group?
There's a lot of folks that I think would really appreciate your content.
Please let me know. Many thanks
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر