رفتن به مطلب

خلاصه ایی از کاربرد و تعریف جامع اصلاح نباتات


ارسال های توصیه شده

اصلاح نباتات

 

اصلاح نباتات دانش، مهارت وهنر تغییر ساختار
ژنتیکی
گیاهان برای افزایش ارزش اقتصادی آنان به نفع بشر است.

فرق اصلاح نباتات و
بیوتکنولوژی
گیاهی در این است که در اصلاح نباتات یک
ژن
را فقط از یک گیاهی انتخاب کرده و به همان گونه گیاهی انتقال می‌دهیم و در اصطلاح با محدودیت رو به رو هستیم اما در بیوتکنولوژی گیاهی یک ژن را از هر گونه به هر گونه می‌توانیم انتقال دهیم به عنوان مثال انتقال ژن مقاومت به سرما از ماهی به برنج. همچنین در اصلاح نباتات زمان لازم برای انتقال صفت مورد نظر بیشتر است و پیشرفت در انتقال صفات در بیوتکنولوژی سریعتر اتفاق می‌افتد.

علوم مرتبط

علوم مرتبط با اصلاح نباتات شامل:

 

 

 

است.

 

((اصلاح نباتات)) : اهلی نمودن گیاهان یکی از مهم‌ترین وقایع کشاورزی در دنیای جدید است. هدفهای کلی اصلاح نباتات افزایش عملکرد در واحد سطح بهتر نمودن کیفیت محصولات کشاورزی و تولید مواد اولیه مورد نیاز جوامع انسانی است. ارقام و واریته‌های اصلاح شده گیاهان زراعی و زینتی هر ساله از کشوری به کشور دیگر انتقال داده می‌شود. بدین طریق کیفیت و کمیت محصولات کشاورزی افزایش یافته و احتیاجات فراورده‌های زراعی رفع می‌شود. در اغلب گیاهان یک یا چند ژن باارزش اقتصادی فراوان دارد. ژنهایی که حساسیت و مقاومت گیاهان را نسبت به امراض و آفات کنترل می‌کنند در اولویت برنامه‌های اصلاح نباتات قرار دارند. هدف اصلاحگر نبات نباید در توسعه روشهای معمول کشت نباتات اصلاحی منحصر گردد بلکه بایستی همواره در جستجوی ترکیبات نو از ژنوتیپهای مطلوب باشد. هدف اصلاحی نهایی در هر برنامه اصلاحی افزایش عملکرد می‌باشد. 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. ۲- 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.

 

۳- مقاومت به آفات و بیماری: برای دستیابی به حداکثر تولید، مقاوم بودن به آفات و بیماریها ضروری است علفهای هرز، حشرات بیماریهای باکتریایی و ویروسی در مقاطع مختلف از مرحله رشد گیاه بیشترین خسارت را به محصول وارد می‌کند. اصلاحگران همراه سعی بر دستیابی به گیاهان را دارند که حاوی ژنهای مطلوب به مقاومت به آفات و بیماریها هستند. علت مقاوم بودن بعضی از واریته‌ها را به مکانیزم فیزیولوژیکی فعال در برابر حمله آفات می‌دانند به عنوان مثال ترکیبی به نام فیتوالکین در لوبیا همراه در هنگام شیوع بیماری فوزاریوم از گیاه ترشح می‌شود که باعث بلوکه شدن و توقف توسعه بیماری می‌شود. به هر حال از برنامه‌های اصلاحی مهم ایجاد گیاهان مقاوم می‌باشد. مقاومت به آفات بیشترین بازده اقتصادی را برای کشاورزان نوید بخش است. مقاوم منجر به سرشکست شدن بسیاری از هزینه‌های تحمیلی به کشاورزان و بی‌نیاز شدن به فعالیتهایی همچون سمپاش و آلودگی محیط زیست و مسائل باقیمانده سموم در بافت گیاهان زراعی با مصرف خوراکی می‌گردد.

 

 

۴- مقاومت به تنشهای محیطی مقاومت از جمله عمده‌ترین اهداف اصلاح نباتات می‌باشد. بیشتر تولیدات در مناطق نامساعد سرما و شوری حاصل می‌شود. و گیاه مجبور است برای تولید کافی با این شرایط نامساعد مقابله کند بعضی از واریته‌های گیاهان در شرایط نامساعد محیطی و فقر حاصلخیزی خاک قادر هستند مقدار مناسبی محصول را در واحد سطح تولید کنند فلذا شناسایی ژنوتیپهای مقاوم به تنشهای محیطی از اصلی‌ترین راهکارهای مناسب برای رفع معضل مذکور می‌باشد. تولید گیاهان هاپلوئید و دابل‌هاپلوئیدی تولید هاپلوئید و سپس دو برابر نمودن کروموزمهای آن به ایجاد دابل هاپلوئید می‌انجامد که سریعترین روش دستیابی به اینبریدینگ کامل در طی یک مرحله می‌باشد. در روشهای متداول بهنژادی گزینش داخل نتاج به عنوان یک معضل اصلاح‌کنندگان محسوب می‌شود زیرا تعداد جمعیتهای و مزارع مختص ارزیابی هر سال افزایش می‌یابد. مهم‌ترین روشهای القائی تولید هاپلوئید عبارت‌اند از: ۱- میکروسپور (آندوژنز) ۲- کشت گلچه ۳- کشت بساک، تخمک (ژینوژنژ) کشت تخمک، دورگ‌گیری بین گونه‌ای تولید هاپلوئید به روش میکروسپور یکی از کاراترین و معمولترین روش ایجاد هاپلوئید می‌باشد میکروسپور دانه گرده‌ای است که در مرحله ابتدائی نمو در محیط کشت، گیاهچه هاپلوئید را بوجود می‌آورد، کشت بساک نیز معمولترین فرم کشت گرده‌است که بساکها در مرحله نموی تک هسته‌ای انتخاب می‌شود. تولید گیاهان هاپلوئید به تعداد زیاد به روش کشت بساک بستگی دارد. ایجاد هاپلوئید گندم توسط تلاقی گندم× ارزن و گندم × ذرت امکانپذیر می‌باشد. تکنیکهای دو برابر کردن مجموعه کروموزمی (ژنوم) هاپلوئیدها برای تهیه گیاهان صد در صد خالص (دابل هاپلوئید) نقش اساس را ایفا می‌کند. مکانیزمهای دو برابر شدن ژنوم میکروسپوربه دو پدیده اتحاد هسته‌ای و دو برابر شدن میتوزی یا داخلی نسبت داده می‌شود. در طرحهای به‌نژادی گیاهان خود گشن به تعداد نسبتاً زیادی گیاه دابل هاپلوئید جهت گزینش بهترین لاین نیاز می‌باشد. برای ایجاد لاینهای اینبرد

لینک به دیدگاه

برای ایجاد لاینهای اینبرد به روش دابل‌هاپلوئیدی در گیاهان دگرگشن نیز تعداد زیادی لاین مورد احتیاج می‌باشد. کل‌شی‌سین مهم‌ترین عامل شیمیایی دو برابر نمودن کروموزومی است که در سطح وسیعی بکار می‌رود. کل‌سی‌سین بازدارنده رشته‌های دوکی شکل وعمل کننده در سلولهای در حال تقسیم گیاهان می‌باشد. به ططور دقیق تر کل‌شی‌سین از تشکیل میکرو بتولها از طریق پیوند با زیر واحد پروتئین میکروبولی‌ها به نام تیوبولین ممانعت می‌کند لذا کروموزمها در مرحله متافاز یک جا وارد یک سلول می‌گردند که نتیجتاًَ تعداد کروموزوم سلول حاصل از تقسیم دو برابر می‌گردد. گیاهان هاپلوئید در تعدادی از گونه‌های زراعی شامل پنبه، توت فرنگی ، گوجه فرنگی، جو و توتون و سیب زمینی و برنج و گندم و بعضی از گیاهان دیگر تولید شده‌اند.اینتروگرسیون : فرایند اینترگرسیون ، به معنای وارد کردن قسنتی از مواد ژنتیکی یک گونه به گونه دیگر می‌تواند توسط تلاقی‌های برگشتی مکرر f۱ بین گونه‌ای با یکی از والدین انجام می‌شود. در اکثر موارد از اینتروگرسیون به منظور انتقال ژنهای مقاوم به بیماری از سایر گونه‌ها به گونه‌های زراعی که فاقد ژن مقاوم هستند استفاده می‌شود.

اصلاح گیاهان با استفاده از موتاسیون : به نظر می‌رسد تنوع ژنتیکی حاصل از موتاسیون مصنوعی با تنوع حاصل از موتاسیون طبیعی یکسان باشد. بنابراین اصول اساسی استفاده از تنوع حاصله از موتاسیون مصنوعی ÿا تنوع حاصل از موتاسیون طبیعی یکسان است. اصلاح کننده بایستی با عوامل موتاژن کاربرد آنها و نحوه ایجاد موتاسیون آشنا بوده و به تشخیص گیا هان موتانت قادر و امکانات و وسایل لازم را دارا باشد. به طور کلی دو عامل فیزیکی و شیمیایی در ایجاد موتاسیون دخالت دارند موتاژنهای فیزیکی شامل اشعه ایکس ، گاما، نوترون و uv می‌باشد. اکثراًَ‌اصلاحگران به این موتاژنها دسترسی ندارند لذا از مواد شیمیایی عمدتاًَ استفاده می‌کنند.

هیبریداسیون : هیبریداسیون یکی از ابزارهای متداول اصلاح نباتات کلاسیک می‌باشد که در واقع به تلاقی بین دو واریته برای دستیابی به ژنوتیپ برتر اطلاق می‌شود. یک برنامه هیبریداسیون ممکن است به واریته‌های داخل یک گونه یا بین والدین چند جنس مختلف صورت پذیرد. اصلاحگران بعد از هیبریداسیون در جستجوی ژنوتیپهای برتر هموزیگوت نیست بلکه سعی می‌کنند که مجموعه‌ای از ژنهای را انتخاب کنند که دارای اثر متقابل ژنتیکی مفید و اثرات هتروزیس هستند. وجود پدیده هیبریداسیون امکان انتقال ژنهای مفید از یک گونه به گونه دیگر را فراهم می‌کند. هیچ پدیده‌ای در علم اصلاح نتوانسته تاثیر ی مانند واریته‌های هیبرید روی افزایش مواد غذایی در دنیا بگذارد. واریته‌های هیبرید به جامعه f۱ که برای استفاده تجاری تولید می‌شوند اطلاق می‌شود یکی از روشهای هیبریداسیون ، دابل کراس می‌باشد که به خوبی نتایج مطلوب پیامد خود را به ثبات رسانده‌است .

کشت بافت گیاهی : کشت بافت فرایندی است که در آن قطعات کوچکی از بافت زنده از گیاهی جدا شده و به مدت کشت نا محدودی در یک محیط مغذی رشد داده می‌شود. برای انجام کشت سلولی موفق بهترین حالت آن است این عمل با کشت بخشی از گیاه که حاوی سلولهای تمایز نیافته‌است آغاز می‌شود زیرا چنین سلولهایی می‌تواند به سرعت تکثیر یابند. قطعات گیاه در محیط کشت می‌تواند به طور نا محدودی رشد کرده و توده سلولی تمایز نیافته به نام کالوس می‌کنند بر اینکه سلول گیاهی نمو کند و به کالوس تبدیل شوند لازم است که محیط کشت حاوی هورمونهای گیاهی مانند اکسین، سیتوکسین و جبیرلین باشد.

کاربردهای کشت بافت‌های سلولی : ۱- تولید مواد شیمیایی گیاهان به عنوان منبع مهمی از مواد پیشتاز فراورده‌هایی که در صنایع مختلف مانند داروسازی، صنایع غذایی و آرایشی و بهداشتی و کشاورزی مورد استفاده‌اند. ۲- گیاهان عاری از عوامل بیماریزایی گیاهی غلات ممکن است توسط گونه‌های زیادی از آفات میکروبی ، ویروس، باکتریائی و قارچی آلوده می‌شوند. این آلودگیها تا حد زیادی موجب کاهش تولید فراورده کیفیت آن و توان گیاه می‌شوند. آلودگی در درختان میوه بازده محصول را تا ۹۰٪ کم می‌کند. اساس به دست آوردن گیاهان بدون ویروس کشت مریستم انتهایی آنهاست با کشت قطعه کوچکی از مریستم می‌توان کالوس بدون ویروس تهیه کرد. مواد گیاهی که از طریق کشت بافت تکثیر می‌شوند تغییرات ژنتیکی بالایی را نشان می‌دهند. زمانی که از کشت کالوس مرتباًَ زیر کشت گرفته شود گیاهان حاصل سطح پلوئیدی متفاوتی را نشان می‌دهند و همینطور که بحث خواهد شد این تغییرات ناشی از کشت بافت می‌تواند تنوع ژنتیکی جدیدی را در اختیار اصلاح کننده نباتات قرار دهد.

پروتوپلاست فیوژن : اغلب ممکن است پیوند دو گانه گیاه خویشاوند که از نظر جنسی با هم سازگار نیستند مورد نظر باشد .بدیهی است که استفاده از روش آمیزش جنسی که معمولاًبرای پرورش گیاه به کار برده می‌شود در این مورد ممکن نیست اما با هم در هم آمیختگی و الحاق پروتوپلاست گیاه مربوطه می‌توان به همان مقصود نائل گردید . برای انجام این کار دو روش اساسی وجود دارد. در روش اول از مواد شیمیائی مانند پلی اتیلن گلیلول ،دکستران و اورنیتین به عنوان مواد ملحق کننده وممزوج کننده استفاده می‌شود که باعث تسریع در ترکیب پروتوپلاسها می‌گردد. از روش دیگری به نام امتزاج الکتریکی نیز می‌توان استفاده کرد .در این روش چسبندگی پروتوپلاسها در یک میدان الکتریکی غیر یکنواخت به وقوع می‌پیوندد و در هم آمیختگی هنگامی روی می‌دهد که ضربان یا تناوب کوتاهی از جریان مستقیم به کار برده می‌شود پس از در هم آمیختگی مجموعه‌های ژنی هسته و سیتوپلاسم مجدداًبا هم ترکیب می‌شوند ودر نتیجه آرایش جدیدی از تر کیب ژنها به وجود می‌آید

لینک به دیدگاه

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

۲-آلوپلوئیدی: بنا به تعریف یک گیاه آلوپلوئید از ترکیب و دو برابر نمودن دو یا چند ژنوم متفاوت تولید می‌شود .تفاوت بین دو ژنوم مختلف بستگی به رفتارکروموزمها در تقسیم کاهش کروموزومی دارد. برای تولید آلو پلوئیدها از دو برابر نمودن تعداد کروموزومهای هیبرید استفاده می‌شود. آلوپلوئیدها غالباً تتراپلوئید یا هگزا پلوئید بوده واز ترکیب ژنومهای دو وسه گونه دیپلوئید به وجود می‌آید .گندم بهترین نمونه آلوپلوئیدی در غلات است. گونه‌های گندمی که دارای ۲۱ جفت کروموزم هستند از تلاقی بین گونه‌های تترا پلوئید اهلی وگونه دیپلوئید وحشی به وجود آمده‌اند.

۳-آنیوپلوئیدها: تغییرات کروموزمی را که شامل یک یا چند کروموزم باشد آنیوپلوئیدی می‌گویند. اهمیت آنیوپلوئیدی در تکامل گیاهان کمتر از پلی پلوئیدی بوده و زمان لازم برای تکامل واهلی شدن گیاهان آنیوپلوئید طولانی تر از گیاهان پلی پلوئید است .حالات نالی زومی ،مونوزومی،تری زومی ،تترازومی از فرمهای مختلف آنیوپلوئیدی هستند.

نشانگرهای مولکولی: بسیاری از محدودیتهای روشهای مختلف اصلاح نباتات ریشه در فقدان ابزارهای مناسب برای مطالعات ژنتیکی دارد .وجود ماهیت کمی صفات اقتصادی در محصولات کشاورزی موجب شد که محیط بسیاری ارز براوردهای ارزشهای اصلاحی را تحت تاًثیر قرار دهد و لذا استفاده از ابزارهائی که حداقل تاثیر پذیری را از محیط دارند گام مؤثری در افزایش پیشرفتهای ژنتیکی مورد استفاده می‌باشد. مارکرهای مولکولی و اخیر نشانگرهای DNA ابزار مناسبی هستند که بر اساس آن می‌توان جایگاه ژنی وکروموزمی ژنهای تعیین کننده صفات مطلوب را شناسائی کرد. با دانستن جایگاه یک ژن روی کروموزم می‌توان از نشانگرهای مجاور آن برای تائید وجود صفت در نسلهای تحت گزینش استفاده نمود. با در دست داشتن تعداد زیادتر نشانگر می‌توان نقشه‌های ژنتیکی کاملتری را تهیه نمود که پوشش کاملی را در تمام کروموزمهای گیاهان به وجود می‌آورد.استفاده از نشانگرها موجب افزایش اطلاعات مفید و مناسب از جنبه‌های پایه وکاربردی اصلاح نباتات خواهد گردید . انتخاب به کمک نشانگرهای مولکولی راه حلی است که دست آورد زیست شناسان مولکولی برای متخصصان اصلاح نباتات می‌باشد در این روش ژن مورد نظر بر اساس پیوستگی که با یک نشانگر ژنتیکی تشخیص داده و انتخاب می‌شود و بنابراین به عنوان قدم اول در روش انتخاب به کمک نشانگر باید نشانگرهای پیوسته با ژنهای مورد نظر شناسائی شود. یافتن نشانگرهائی که فاصله آنها از ژن مطلوب کمتر از cm۱۰می‌باشد به طور تجربی نشان داده شده که در این صورت دقت انتخاب ۹۹/۷۵ درصد خواهد بود لذا داشتن نقشه‌های ژنتیک اشباع که به طور متوسط دارای حداقل یک نشانگر به ازای کمتر از cm۱۰ فاصله روی کروموزمها باشد از ضروریات امر می‌باشد. یکی از پایه‌های اساسی اصلاح نباتات دسترسی وآگاهی از میزان تنوع در مراحل مختلف پروژه‌های اصلاحی است . به همین جهت نشانگرهای برآورد مناسبی از فواصل ژنتیکی بین واریته‌های مختلف را نشان می‌دهند.

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.

لینک به دیدگاه

مقدمه

 

اصلاح نبات و دام یکی از صور تکامل است. و قوانین حاکم بر تکامل مصنوعی شبیه قوانین حاکم بر تکامل طبیعی است اما با این تفاوت که سیر تکاملی مصنوعی سریعتر بوده، چون بشر روند تکامل را کنترل می‌کند. در حالی که تکامل طبیعی تصادفا صورت می‌گیرد. بر این اساس ، در دوره‌های مختلف توجه اصلاح کنندگان به گیاهان صنعتی جلب شده است. بنابراین گیاهانی مورد مطالعه اصلاح کنندگان قرار می‌گیرند که دارای ترکیبات شیمیایی مخصوص باشند. مثلا دارای ترکیبات دارویی خاصی باشند. بنابراین ، اصلاح کنندگان ، مثل گذشته دنبال اهلی کردن یک گیاه وحشی نیستند بلکه تکیه آنها بر روی ژنهای مفید موجود در گیاهان وحشی می‌باشد که ایجاد مقاومت بالایی به امراض می‌کنند.

 

 

 

[TABLE=class: cms_table, align: left]

[TR]

[TD]
_ggttqq_phy.1.jpg
[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

 

 

تاریخچه و سیر تحولی و رشد

 

 

  1. دوره اول:
    در این دوره انسان بدون شناخت
    نظام تولید مثل گیاهان
    ، برای اولین بار به کشت و تولید مصنوعی گیاهان تحت شرایط کنترل شده اقدام نمود. در این دوره انسان ، گیاهان برتر و مطلوب را ذخیره و نگهداری می‌کرد و به این ترتیب عمل انتخاب ناخود آگاه صورت گرفت. با مرور زمان اهلی کردن حیونات نیز آغاز شد بنابراین کشت گیاهان همراه با اهلی نمودن دامها انجام شد.

  2. دوره دوم:
    در این دوره انسان به نظام تولید مثل گیاهان پی برد و به آمیزش گونه‌های مختلف گیاهان پرداخت. اما هنوز اصول علمی ژنتیک کشف نشده بود و تلاقی گونه‌ها بطور تصادفی و به عنوان یک نوع هنر صورت می‌گرفت.

  3. دوره سوم:
    این دوره با آزمایشات دقیق مندل آغاز شد، بعد از کشف
    قوانین مندل
    (1900)، اصول علمی اصلاح نباتات بر اساس قوانین ژنتیک توجیه شد. در این مرحله ، ژنهایی مورد توجه قرار گرفتند که اثرات زیادی در بیان صفات داشتند مثل
    ژن
    مربوط به رنگ.

 

اصول ژنتیکی تکامل گیاهان

 

از نظر علم ژنتیک ، اصلاح نباتات و
تکامل
نقاط مشترک زیادی دارند. در هر دو حالت نیاز به وجود تنوع گیاهی و انجام انتخاب روی فرمهای مفید می‌باشد. بنابراین تاثیر تکامل بر روی ژنتیک گیاهان از چهار طریق صورت می‌گیرد.

 

 

  1. تنوع مندلی:
    در حالت طبیعی اغلب موتاسیونهای ژنی ایجاد گیاهان ضعیف می‌کند که در اثر تنازع بقا از بین می‌روند. اما در برخی موارد موجب ایجاد سازش بیشتر با محیط می‌شوند و از این نظر مورد توجه اصلاح کنندگان قرار می‌گیرند و در اثر متراکم شدن چندین
    موتاسیون ژنی مفید
    ، یک گیاه اهلی ایجاد می‌شود. که این گیاه اهلی در اثر انتخاب طبیعی یا مصنوعی تکثیر پیدا کرده و جای گونه‌های ضعیف قبلی را می‌گیرد.

  2. هیبریداسیون بین گونه‌ای:
    وقتی گونه‌ها از نظر
    تاکسونومی
    (رده بندی) بهم نزدیک باشند، ممکن است تلاقی آنها ایجاد فرمهای باارزشی از نظر
    کشاورزی
    را بنمایند. و اگر این تلاقی بین گونه‌های دور از هم اتفاق افتد به این اینتروگرسیون گویند که در اکثر مواقع ، گونه تازه ایجاد شده عقیم است یا در نسلهای بعدی گیاهانی بدست می‌آیند که از هر دو گونه پدر و مادری ضعیف‌تر می‌باشند به خاطر همین تکثیر اینها با
    روشهای غیر جنسی
    صورت می‌گیرد.

  3. اتو پلوئیدی:
    افزایش تعداد
    دسته‌های کروموزومی
    را در یک گونه ، اتو پلوئیدی گویند. این گیاهان دارای سه یا چندین سری کروموزومند و وقتی با گیاهان
    دیپلوئید
    مقایسه می‌شوند دارای سلولهای بزرگتر با هسته‌های درشت می‌باشند. اما اینها در صورتی که تریپلوئید باشند دارای درجه تلقیح کمتری هستند و اصولا بذر تولید نمی‌کنند که در این صورت تکثیر اینها به واسطه پارتنوکارپی (
    بکرزایی
    ) صورت می‌گیرد.

  4. آلو پلوئیدی:
    زمانی که دو گونه با ژنومهای مختلف باهم تلاقی پیدا کنند، و بعد تعداد کروموزومها در فرزندان آنها ، دو برابر شود الو پلوئیدی انجام شده است. معمولا هیبرید بین دو گونه با ژنومهای مختلف عقیم است، اما وقتی تعداد کروموزومها دو برابر شود، گیاه زایا می‌شود.

 

 

 

 

[TABLE=class: cms_table, align: left]

[TR]

[TD]
_ggttqq_phy.3.jpg
[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

 

 

موارد موثر بر اصلاح نباتات

 

انتخاب

 

از تلاقی
گونه‌های مختلف با ژنومهای مختلف
، نتاج (فرزندان) مختلفی ایجاد می‌شود. نتاجی که دارای سازش بیشتری با محیط زیست هستند توسط
انتخاب طبیعی
نگهداری و سایر نتاج به مرور زمان از بین می‌روند. به انتخابی که به واسطه انسان ، صورت می‌گیرد انتخاب مصنوعی گفته می‌شود. در برخی موارد انتخاب مصنوعی و طبیعی هم جهت باهم صورت می‌گیرد. ولی گاها دارای جهتهای مختلفی می‌باشند. زمان تاثیرگذاری به انتخاب مصنوعی کمتر است چرا که در کنترل انسان می‌باشد. مهمترین وظیفه اصلاح کننده در این مرحله عبارتست از اینکه از بین گیاهان مختلف حاصله تشخیص دهد که کدام گیاه مفیدتر بوده و باید نگهداری شود.

رانده شدن ژنتیکی

 

منظور از
رانده شدن ژنتیکی
، کم و زیاد شدن تصادفی وفور نسبی
ژنها
در گیاهان می‌باشد که تغییر وفور نسبی ژنها بستگی به طرز انتخاب زارعین و حجم
جامعه گیاهی
دارد. اگر جامعه گیاهی کوچک باشد، و فقط چند بوته از یک سال برای سال بعد ، بذرگیری شود در این حالت بعضی از ژنها از نسلی به نسل بعد انتقال نمی‌یابد و به موازات این ، جامعه گیاهی دیگری ، فرصت گسترش ژنهای خود را می‌یابد. در رانده شدن ژنتیکی ، انتخاب طبیعی یا مصنوعی دخالتی ندارد و فقط تصادف و شانس است که وفور نسبی ژنها را تغییر می‌دهد.

 

 

 

[TABLE=class: cms_table, align: left]

[TR]

[TD]
_ggttqq_phy.5.jpg
[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

 

 

کاربردهای اصلاح نباتات

 

 

  1. افزایش عملکرد محصولات:
    انقلاب سبز ، به مسئولیت آقای
    نورمن بورگاف
    ، در اواسط قرن بیستم ، این نتیجه را داد که اگر کشت ، داشت و برداشت ، با تکنیکهای مدرن کشاورزی همراه باشد، بازدهی واریته‌های اصلاح شده به حداکثر می‌رسد.

  2. مقاومت به امراض و آفات گیاهی:
    متاسفانه همراه با وسعت دادن به نژادهای جدید نباتات ، امراض جدید نیز ایجاد می‌گردد و بنابراین مقاومت دائمی امکان پذیر نمی‌باشد و بایستی مداوما اصلاح برای مقاومت در برابر امراض و
    آفات گیاهی
    صورت پذیرد.

  3. وسعت دامنه کشت:
    برخی از واریته‌های گیاهی را در مناطق با شرایط اقلیمی خاص می‌توان کاشت با تغییر برخی از صفات گیاهان ، می توان آنها را در محیط متفاوت هم کشت داد.

  4. تغییر کیفیت محصولات گیاهی:
    با گذشت زمان و صنعتی شدن جوامع انسانی ، توقعات افراد بشر تغییر می‌کند بنابراین باید استاندارد محصولات کشاورزی را متناسب با ذائقه افراد تغییر داد. امروزه اصلاح کنندگان توجه زیادی به کیفیت محصول می‌نمایند چون نه تنها باید عملکرد واریته جدید نسبت به واریته‌های قدیمی زیادتر باشد بلکه کیفیت محصول از نظر چیدن ، حمل و نقل و استفاده در
    صنایع غذایی
    هم متناسب باشد.

  5. ماشینی نمودن برداشت نباتات:
    در برخی از نباتات مثل
    ذرت خوشه‌ای
    و
    گندم
    ، رشد بیش از حد
    ساقه
    و خوابیدگی بوته‌ها ، افت قابل توجهی را در برداشت ماشینی ایجاد کرده است. برای رفع این مشکل اصلاح کنندگان ، به تولید واریته‌های پا کوتاه پرداختند و واریته‌های مناسب برداشت ماشینی را تولید کردند.

  6. واریته‌های هیبرید:
    یکی از مهمترین عوامل افزایش محصول استفاده از
    پدیده هتروزیس
    می‌باشد که در واریته‌های هیبرید ظاهر می‌گردد. چرا که در این روش ، سعی در تجمع دو صفت مختلف از نظر ژنتیکی و ایجاد یک صفت مناسب می‌باشد و این بدست نمی‌آید دیگر با انجام آزمایشات مکرر هیبریداسیون.

 

مباحث مرتبط با عنوان

 

 

لینک به دیدگاه

اصلاح نباتات
دانش، مهارت و هنر تغییر ساختار
ژنتیکی
گیاهان برای افزایش ارزش اقتصادی آنان به نفع بشر است.
کاربرد:

 

دانشمند اصلاح نباتات (اصلاحگر) برای تغییر یک صفت در ژنوتیپ مورد نظر خود، از دیگر ژنوتیپ‌هایی که فرم مناسب صفت را دارند استفاده می‌کند. اصلاح نباتات بر دو اصل تنوع و گزینش فرم مطلوب استوار است. تنوع طبیعی که در طبیعت موجود است در اثر تجمع جهش‌های طبیعی به وجود آمده‌است. اما اگر تنوع لازم در گونه مورد نظر در طبیعت وجود نداشته باشد، می‌توان آن را به کمک جهش القایی تولید کرده و یا از گونه دیگری که آن را دارد وارد کرد.

 

گزینش :

 

گزینش یعنی انتخاب فرم مطلوب. معمولاً فرم مطلوب از نظر یک صفت، از نظر بقیه صفت‌ها چندان مطلوب نیست و بنابراین، با انجام تلاقی بین آن و گیاه پذیرنده جمعیتی از افراد متنوع تولید می‌شود (جمعیت در حال تفکیک) که از بین آن‌ها بوته‌هایی که از نظر بیشتر صفت‌ها فرم مناسبی دارند انتخاب می‌شوند. تاثیر انتخاب بستگی به میزان وراثت‌پذیری صفت دارد.تنوع اساس اصلاح است

 

تفاوت اصلاح نباتات و زیست‌فناوری گیاهی:

 

فرق اصلاح نباتات و
زیست‌فناوری
گیاهی در این است که در اصلاح نباتات یک
ژن
را از یک گونه گیاهی انتخاب کرده و تنها به همان گونه گیاهی انتقال می‌دهیم، اما در بیوتکنولوژی گیاهی یک
ژن
را از هر گونه به هر گونه می‌توانیم انتقال دهیم.

به عنوان مثال انتقال ژن مقاومت به سرما از ماهی به برنج. همچنین در اصلاح نباتات کلاسیک زمان لازم برای انتقال صفت مورد نظر بیشتر است و تقریباً همیشه به همراه ژن هدف تعدادی ژن دیرگ نیز به صورت ناخواسته وارد گیاه پذیرنده می‌شوند.

یک نمونه :

 

یکی از نمونه‌های بارز اصلاح نباتات میوه ی
موز
کنونی است. سال‌ها پیش این گیاه را از طریق بذر آن می کاشتند اما مشکلی که وجود داشت دارای
هسته
بودن آن بود که هم نمای آن را خراب و هم خوردن آن را سخت می کرد. امّا با روش جدید کاشت آن که کشت از راه
پاجوش
(نوعی
قلمه
) است این مشکل اصلاح شده و موز دیگر در داخل خود هسته ندارد.

 

علوم مرتبط با اصلاح نباتات:

 

 

لینک به دیدگاه

به گفتگو بپیوندید

هم اکنون می توانید مطلب خود را ارسال نمایید و بعداً ثبت نام کنید. اگر حساب کاربری دارید، برای ارسال با حساب کاربری خود اکنون وارد شوید .

مهمان
ارسال پاسخ به این موضوع ...

×   شما در حال چسباندن محتوایی با قالب بندی هستید.   حذف قالب بندی

  تنها استفاده از 75 اموجی مجاز می باشد.

×   لینک شما به صورت اتوماتیک جای گذاری شد.   نمایش به صورت لینک

×   محتوای قبلی شما بازگردانی شد.   پاک کردن محتوای ویرایشگر

×   شما مستقیما نمی توانید تصویر خود را قرار دهید. یا آن را اینجا بارگذاری کنید یا از یک URL قرار دهید.

×
×
  • اضافه کردن...