ژنتیک و اصلاح نباتات
ژنتیک و اصلاح نباتات

   ژنتیک و اصلاح نباتات

کشت بافت
کشت بافت و سلول گیاهی به همراه روش‌های مهندسی ژنتیک از ارکان مهم فناوری زیستی به عنوان یکی از علوم پیشرفته دنیا به شمار می‌آیند. با علم به این موضوع که هر یک از سلول‌های گیاهی تمایز نیافته توانایی تبدیل شدن به گیاه کامل را دارند، دریچه‌ای تازه پیش روی دانشمندان و محققان علوم زیستی گشوده شد، به نحوی که در مقایسه با روش‌های اصلاح سنتی گیاهان، تسریع قابل ملاحظه‌ای در مدت زمان اجرای برنامه‌های اصلاحی به وجود آمد و امکان انجام تلاقی‌های بین جنسی را نیز فراهم نمود. علاوه بر این نگهداری ذخایر توارثی، تولید گیاهان عاری از ویروس و تولید گیاهان هاپلوئید از جمله کاربردهای مهم دیگر کشت بافت و سلول گیاهی می‌باشند. روش‌های کشت بافت مبتنی بر دو مرحله تمایززدایی و تمایزیابی است که انجام هر یک از این مراحل به شرایط خاصی نیاز دارد و باید در محیطی عاری از هرگونه آلودگی صورت پذیرد که گاه باعث افزایش هزینه تولید می‌شود. با این وجود مراکز تولیدی سالیانه میلیون‌ها نهال و گیاه مختلف را از طریق روش‌های ریزازدیادی به بازار عرضه می‌کنند و فرآورده‌های زیستی متعددی نیز با استفاده از روش‌های کشت بافت تولید می‌شوند.

         انواع کشت بافت

کشت گیاه کامل: یک بذر ممکن است در شرایط آزمایشگاهی کشت شود و یک گیاهچه و در نهایت یک گیاه کامل تولید کند.


کشت جنین: در این نوع کشت ، جنین جدا شده و پس از حذف پوسته بذر ، کشت می‌شود.


کشت اندام گیاهی: در این کشت ، انواع مختلفی مثل کشت مریستم ، کشت ریشه ، کشت نوک ساقه قابل تشخیص هستند.


کشت کالوس: اگر یک بافت تمایز یافته جدا شود و در شرایط آزمایشگاهی تولید یک توده سلولی تمایز نیافته به نامکالوس نماید، این پدیده را کشت کالوس می‌نامند.


کشت سلول: کشت سلولهای منفرد که به کمک آنزیمها یا به روشهای مکانیکی از یک بافت گیاهی یا سوسپانسیون سلولی بدست می‌آیند.


کشت پروتوپلاست: کشت پروتوپلاستهایی که در اثر هضم آنزیمی دیواره سلولی بوجود آمده‌اند، کشت پروتوپلاست نام دارد.
 

 

موارد کاربرد کشت جنین
رفع موانع جوانه‌زنی بذر: در تعدادی از گونه‌های گیاهی ، جوانه زنی در شرایط خارج آزمایشگاه ، مطلقا امکان‌پذیر نیست. در این مورد استفاده از کشت جنین ، ضروری است.


کوتاه کردن دوره اصلاح نبات: در تعدادی از گونه‌های گیاهی، خواب بذر وجود دارد که اغلب به علت پوسته بذر و یاآندوسپرم است. با حذف پوسته بذر ، جوانه‌زنی بلافاصله صورت می‌گیرد.


جلوگیری از سقط جنین در درختان هسته‌دار زود رس.


جلوگیری از سقط جنین در اثر ناسازگاری.


تکثیر رویشی: مثلا در تیره گندم و راسته کاج ، از جنین به عنوان یک ماده اولیه برای تکثیر رویشی ، استفاده می‌شود.
تولید گیاهان عاری از ویروس
مبارزه با آلودگیهای داخلی که بوسیله ویروسها ، مایکوپلاسماها و قارچهای میکروسکوپی ایجاد می‌شود، بسیار مشکل می‌باشد. برخلاف آنچه که قبلا تصور می‌شد، ویروسها می‌توانند طی تکثیر جنسی نیز منتقل شوند. حداقل 80 نوع از ویروسهای گیاهی می‌توانند از طریق بذر منتقل شوند. ویروسها باعث کاهش عملکرد و همچنین کاهش کیفیت تولیدات گیاهی می‌شوند.

بنابراین بسیار مهم است که مواد اولیه‌ای که برای تکثیر رویشی استفاده می‌شوند، عاری از ویروس باشند. پنج روش برای تولید گیاهان عاری از ویروس وجود دارد. استفاده از گرما ، کشت مریستم ، استفاده از گرما و سپس کشت مریستم ، تشکیل اندام هوایی نابجا و سپس کشت مریستم و پیوند مریستم روی پایه‌های عاری از ویروس که به آن ریز پیوندی نیز گفته می‌شود.

 

تولید گیاهان عاری از باکتری و قارچ بوسیله کشت مریستم
به نظر می‌رسد که تولید گیاهان عاری از باکتری و قارچ نیز بوسیله کشت مریستم امکان‌پذیر است. مهمترین جنسهای باکتری که بایستی حذف شوند، عبارتند از: Erwinia ، Pseudomonas و Bacillus و مهمترین جنس قارچها عبارتند از: Fusarium ، verticillium و Rhizoctonia. گاهی اوقات برای تعیین این که آیا گیاه عاری از باکتری یا قارچ است، یک محیط کشت غنی ، بکار می‌رود. اولین تحقیق از کشت مریستم میخک برای تولید گیاهان عاری از قارچ انجام گرفت. کشت مریستم بطور موفقیت آمیزی برای حذف باکتری Xanthomonas در گیاه بگونیا ، صورت گرفته است.

دست ورزی ژنتیکی
تا سال 1970 انتقال مواد ژنتیکی از یک موجود به موجود دیگر در گیاهان عالی فقط از طریق جنسی بوسیله استخراج سلول تخمزا با هسته زایشی دانه گرده امکان داشت که حاصل آن تخم بارور بود که می‌توانست از آن موجودی با خصوصیات پدری و مادری بوجود آید. انتقال مواد ژنتیکی به صورت غیر جنسی ، فقط از طریق استفاده از پروتوپلاست ، امکان‌پذیر است. دست ورزی ژنتیکی یک روش ژنتیک مولکولی انتقال مواد ژنتیکی از سلول (پروتوپلاست) دیگر در شرایط آزمایشگاهی بدون توجه به مرحله زایشی می‌باشد. انواع روشهای دست ورزیژنتیکی شامل دو رگه‌گیری سوماتیکی ، دو رگه سیتوپلاسمی ، جذب و جابجایی هسته‌های ایزوله شده و کروموزومها و انتقال ژنتیکی.

تنوع بیولوژیکی


قبل از اجراي يك برنامه دراز مدت اصلاحي، به طور معمول مطالعات ژنتيكي انجام مي­گيرد. اطلاعاتي در مورد مقدار و ماهيت تنوع ژنتيكي و همبستگي بين صفات لازم است تا يك برنامه موثر اصلاحي نظير گزينش يا تلاقي براي اصلاح يك رقم اجرا گردد. تنوع بیولوژیکی به تعداد، گوناگونی و تغییرات گونه­ های گیاهی، جانوری و میکروارگانیسم­ها و سیستم های اکولوژیکی اطلاق می­شود. تنوع بیولوژیکی را می توان در سه سطح تعریف کرد:

- تنوع ژنتیکی که به اختلافات موجود درون یک گونه اطلاق می شود.

- تنوع گونه ­ای که به تنوع و فراوانی گونه ­های مختلف در یک ناحیه اطلاق می شود.

- تنوع اکوسیستمی که به وسیله رستنگاه­های متنوع مانند علف زارها یا باتلاق­هایی که در داخل یک منطقه به وجود می آید توصیف می شود(Jensen et al., 1990 ) .

1- منبع ژنتیکی

واژه منبع ژنتیکی به معنای وسیع کلمه، شامل تنوع ژنتیکی در هر موجود بیولوژیکی است و در مفهوم محدودتر، عبارت از تنوع ژنتیکی موجود در گیاهان زراعی و گونه ­های وحشی وابسته به آنها می­باشد(IBPGR, 1987). انواع منابع تنوع ژنتیکی گیاهی که توفیق برنامه­ های آینده اصلاح نباتات به آن بستگی دارد، عبارتند از: گونه ­های وحشی، ارقام بومی، اشکال ابتدایی گیاهان زراعی در مراکز تنوع اولیه آنها ، گیاهان مهاجر به مراکز ثانویه­ ای که تنوع آنها ممکن است در آنجا زیادتر شده باشد و ارقام زراعی (Creech and Retiz, 1971). براساس تقسم بندی هارلان و دویت (1971) در هر منبع ژنتیکی ، سه دسته مواد ژنتیکی وجود دارد:

الف- منبع ژنی اولیه : شامل گونه­ هایی است که می­توانند هیبریدهای بارور تولید کنند.

ب- منبع ژنی ثانویه: شامل گونه هایی است که واجد ژن­های ­قابل دسترس تر را دارا بوده و هیبریدهایی با باروری محدود ایجاد می کنند.

ج- منبع ژنی ثالثیه : این منبع دارای ژن­هایی است که به راحتی قابل انتقال به گونه­ های زراعی نبوده و در برنامه ­های اصلاح نباتات و دو­رگ گیری فقط در سطح محدود مورد استفاده قرار می­گیرند.

 

2- عوامل موثر در تنوع ژنتیکی

ترکیب ژنتیکی یک جمعیت گیاهی تحت تاثیر جهش، مهاجرت و نوترکیبی قرار می­گیرد در مقابل، تنوع ژنتیکی به وسیله گزینش مصنوعی و طبیعی و رانده شدگی ژنتیکی کاهش می­یابد. تغییر در فراوانی الل­های مطلوب که سازگاری گیاهان به محیط­های ساخت بشر را افزایش می­دهند، در تکامل گیاهی بسیار مهم بوده و بیانگر تنوع ژنتیکی گیاهی فعلی هستند (Ortiz , 1999). همچنین، مکانیزم­هایی از قبیل گرده افشانی طبیعی، موانع جغرافیایی، سیستم­های اصلاحی خود ناسازگاری، نرعقیمی و تکثیر رویشی، تکامل و اهلی شدن گیاهان را تحت تاثیر قرار داده ­اند.

3- روش­های برآورد تنوع ژنتیکی

در حال حاضر گرایش فزاینده ­ای برای دستیابی به نشانگرهای بیشتر جهت تهیه و ایجاد نقشه کامل ژنتیکی در اکثر گیاهان زراعی وجود دارد. این قبیل نقشه­ ها باعث می­شوند که ژن­های اصلی که شناسایی می­شوند، بسرعت تعیین محل گردند. نشانگرهای به عنوان یک وسیله برای شناسایی قطعات کروموزوم و دنبال کردن آنها در برنامه ­های هیبریداسیون برای انتقال مستقیم ژن­ها به کار می­روند­. نشانگرها همچنین برای شناسایی ژنوتیپ­ها و خلوص ژنتیکی ارقام زراعی مورد استفاده قرار می گیرند. به طور کلی، نشانگرها را می توان به چهار گروه تقسیم نمود (بزرگی، 1373 ):


 


نوشته شده در 21/08/1395 جمعه ساعت 18:50:05 توسط samira


بازگشت به صفحه ژنتیک و اصلاح نباتات


امتیاز شما به این مطلب

در کادر زیر نظر خود را درج نمایید




 refresh
کد امنیتی را وارد نمایید