ژنتيكي ملكولي

به علاوه روشهاي سنتي انتخآب حيوانات جايگزين، پيشرفتهاي ژنتيك ملكولي باعث داشتن ابزارهاي جديدي شده است كه مي‌تواند به اصلاح نژاد شترمرغ كمك نمايد. روشهايي همچون تعيين متوالي DNA (انگشت‌نگاري DNA) اين امكان را به ما مي‌دهد كه تنوع ژنتيكي و رابطه بين افراد، جمعيتها و يا گونه‌ها را با يكديگر بررسي كرد. در عمل از تعيين توالي DNA براي تعيين هويت افراد و تصميم‌گيري براي تعيين جفتهايي كه مي‌بايد با هم آميزش يابند و نيز تعيين جنسيت پرندگان جوان استفاده مي‌شود. تاكنون از 3 روش تعيين متوالي DNA در اصلاح‌نژاد طيور استفاده شده است. اين روشها شامل تعيين توالي DNA لوكوسهاي چندگانه مي‌باشد كه در اين روش يك پروب DNA تعداد زيادي لوكوس را در كروموزوم مشخص مي‌كند، روش ديگر روش شناسايي توسط نشانگرهاي تك لوكوسه مي‌باشد كه با استفاده از واكنشهاي زنجيره‌اي پلي مراز (PCR) انجام مي‌گيرد و آخرين روش RELP يا روش پلي‌مورفيسم قطعات با طول محدود مي‌باشد كه براي تعيين جنسيت استفاده مي‌شود. به نظر مي‌آيد ژنوم شترمرغ قطعات تكرار شونده مشترك زيادي با مرغ خانگي داشته باشد امّا فراواني اين تكرارها كمتر است.

عليرغم اين مشاهده، پتيت و همكاران (1996) از تعيين توالي DNA لوكوسهاي چندگانه براي تعيين هويت افراد شجره شترمرغ بهره جستند. در اين مورد از يك ميني‌ستلايت دست نخورده بعنوان پروب آنزيم تجزيه شده DNA طيور استفاده شد. يك نقشه متوالي DNA چند لوكوسه در شكل 4 ديده مي‌شود. بطور كلي نتايج بيانگر وجود تنوع و تفاوت ژنتيكي قابل توجهي در جمعيتهاي تحت آزمايش بوده‌اند.

اغلب شركتهاي خدماتي كه تعيين توالي DNA را انجام مي‌دهند، در طيور از سيستم پروب چند لوكوسه براي تعيين هويت افراد و ارزيابي تنوع ژنتيكي استفاده مي‌كنند. نشانگرهاي ميكورستلايت پلي‌مورفيك تك لوكوسه در شترمرغ جداسازي شده‌اند و مي‌توانند براي تعيين هويت افراد،‌ مشخص كردن والدين فرد و آزمودن خويشاوندي بين زير گونه‌ها مورد استفاده قرار ‌گيرند.

شكل4. مثالي از نقشه توالي DNA چند لوكوسه مربوط به 10 قطعه شترمرغ است.هر يك از نوارهاي تيره نشان دهنده يك لوكوس روي كروموزوم مي‌باشند. اگر الگوي باندها به اندازه كافي متمايز باشد (پلي مورفيك‌)، ‌نقشه توالي DNA مي‌تواند در برآورد ميزان تنوع ژنتيكي، تعيين هويت افراد، آناليز شجره ، شباهتها و يا تفاوتهاي بين افراد يا لاينهاي انتخآب شده كاربرد داشته باشد. توجه داشته باشيد كه اين الگو براي هر پرنده كاملاً اختصاصي است و نشان‌دهنده تفاوتهاي قابل توجهي بين افراد می باشد.

وارد و همكاران (1994) يك توالي ميكروستلايت تك (VIAS-OS2) را مشخص كردند كه چهار آلل غالب را تعیين مي‌كرد. كوماري و كمپ (1998) از 14 ميكروستلايت استفاده كردند و تفاوت محسوسي در توزيع آللها بين زيرگونه‌هاي آفريقاي شرقي يافتند.

فريتاگ و رابينسون (1993) با استفاده از DNA ميتوكندريايي نيز تفاوت محسوسي بين S.C.Molybdophanes و ساير زيرگونه‌هاي شترمرغ يافتند. كيمول و همكاران (1998)، هفت ميكروستلايت ديگر را با دامنه چهار تا نه آلل مشخص كردند. ميزان هتروزيگوسيتي هفت نشانگر در 14 فرد غير خويشاوند از 4/0 تا 79/0 متفاوت بود. در گونه EMU(شتر مرغ استرالیایی) گالاوي و همكاران (1995) از ده لوكوس ميكروستلايت و اطلاعات عملكرد 36 جفت پرنده به منظور محاسبه ضريب همخوني براساس تعداد آللهاي مشترك استفاده كردند و آنرا با مرگ دوران جنيني، ميزان باروري و تعداد جوجه قابل فروش آزمودند. همبستگي مثبت بين مرگ جنيني و افزايش رابطه خويشاوندي و همبستگي منفي بين رابطه خويشاوندي، درصد جوجه درآوري و درصد جوجه‌هاي قابل فروش مشاهده شد.

بعلاوه هنگامي كه پرندگاني با سابقه توليدي ضعيف، براساس تعيين ژنتيكي آميزشها با يكديگر جفت مي‌شدند، در قابليت توليد افزايش مشاهده می ‌شد. اينكه از اطلاعات جمع‌آوري شده جهت تعيين توالي DNA چگونه استفاده مي‌كنيم به اهداف برنامه اصلاحي و سيستم آميزشي بستگي دارد. اكثراً هدف پروژه‌هاي كوچك تنها بهبود بازده و عملكرد نسل آينده بدون استفاده از آميزشهاي خويشاوندي و تلاقي نژادي مي‌باشد.

در چنين مواردي، تعيين توالي DNA مي‌تواند برای تصميم‌گيري در مورد جفتگيري افراد با يكديگر، بخصوص هنگامي كه اساس ژنتيكي افراد ناشناخته مي‌باشد كمك شاياني نماید. اگرچه‌ در صورتي كه هدف، توليد لاينهاي همخون خاص براي استفاده در آميخته‌گري باشد تعيين توالي DNA مي‌تواند در جهت تعيين نرخ همخوني در هر لاين و دادن اطلاعات و معرفي بهترين لاين از نظر عملكرد و توليد بهترين آميخته‌ها، مورد استفاده قرار گيرد. بنابراين اينكه اطلاعات چگونه در تعيين توالي DNA مورد استفاده قرار مي‌گيرند، بستگي به استراتژي اصلاح‌نژادي مورد استفاده دارد. چندين نكته و موارد احتياط ‌بايد هنگام استفاده از تعيين توالي DNA و تعیین میزان خویشاوندی همواره مد نظر قرار گیرند. در غیآب اطلاعات شجره ای و نمونه های DNAوالدين و ساير فرزندانشان، مشخص كردن ارتباط خاص بين دو فرد،غيرممكن مي‌باشد.

ژنتيك پايه

يك صفت، خصوصيتي است كه مي‌توان آنرا بصورت ظاهري در يك پرنده مشخص كرد يا اندازه گرفت،خصوصياتي مانند رنگ پر، تعداد تخم‌ها، نرخ افزايش وزن، باروري و غيره.

تمامي صفات را مي‌توان به دو گروه تقسيم كرد: صفات كمّي و صفات كيفي. خصوصياتي كه معمولاً توسط تعداد اندكي ژن كنترل مي‌شوند، بعنوان صفات كيفي شناخته مي‌شوند که شامل رنگ پر و پوست، جهشهاي پر و بال و ژنهاي كشنده مي‌باشند. مي‌توان براي اين صفات و يا عليه آنها انتخآب انجام داد. ظاهر پرنده‌ها (فنوتيپ) بيانگر حضور ژن (ژنوتيپ) ويژه‌اي مي‌باشد. اگرچه بيشتر صفات اقتصادي، صفات كمّي هستند كه حاصل تقابل ژنهاي بسياري به طريق بسيار پيچيده‌اي مي‌باشند. بعنوان مثال نرخ رشد، به بسياري ازسيستم‌هاي مختلف فيزيولوژيكي وابسته مي‌باشد كه داراي هزاران ژن تأثيرگذار بر فنوتيپ مي‌باشد. صفت هرچه كه باشد، عامل نهفته مؤثر بر صفات كمّي و كيفي،‌همان ژن است.

ژنها و كروموزمها

تمامي ژنها از DNA ساخته شده‌اند و در كروموزوم موجود در هسته سلول يافت مي‌شوند. تمامي ژنها بصورت جفتي مي‌باشند زيرا هر حيوان از هر كروموزوم دو عدد را داراست.

هر والد تنها يك نسخه از ژنها را به هر فرزندش انتقال مي‌دهد، زيرا فقط يكي از دو كروموزم‌های والد به فرزند منتقل مي‌شود. مانند تمامي پرندگان، شترمرغ دو سري كروموزم دارد. گروهي از كروموزمهاي بزرگ كه مي‌توان آنها را به آساني براساس اندازه و شكلشان جدا كرد و ريز كروموزومها كه بسيار كوچكند و غيرقابل طبقه‌بندي هستند. تعداد جفت كروموزومهاي شترمرغ 80 عدد گزارش شده است (ساساكي و همكاران 1968، تاكاگي و همكاران 1972). تنها حدود شش جفت از آنها را مي‌توان بعنوان كروموزمهاي بزرگ برشمرد. (شكل 1).

يك جفت كروموزوم جنسي نيز جزو آرايش كروموزومي مي‌باشد كه در پرندگان بصورت ZZ براي جنس نر و ZW براي جنس ماده نامگذاري مي‌گردند. كروموزومهاي جنسي در پرندگان سينه پهن بطور كلي و بخصوص در شتر مرغ، مونومورفيك (تك‌ريخت) هستند يعني هر دو كروموزوم مربوط به یک جفت از ظاهرشان قابل تشخيص هستند. بنابراين تمايز بين كروموزومهاي Z و W شترمرغ در كاريوتشان با استفاده از تكنيكهاي سنتي تشخيص، غير ممكن مي باشد. اخيراَ با استفاده از ژنهاي نشانگر Z و W در مرغ خانگي(اگاواتا و همكاران، 1998) توانستند نشانگرهايي را بطور مساوي در شترمرغ شناسايي كنند و نشان دهند كه چهارمين جفت كروموزومهاي بزرگ،كروموزومهاي جنسي هستند.

شكل 1. كاريوتيپ یک شترمرغ ماده است كه نشان دهنده جفت كروموزومهاي بزرگ و نيز تعداد بسيار ريزی از كروموزومها می باشدكه براساس اندازه‌شان چيده شده‌اند(از شماره 1 تا 6). چهارمين جفت كروموزوم بزرگ، كروموزومهاي جنسي ZW هستند.

هيچ يك از نشانگرها اختصاصي W نبودند و فقط يك نشانگر اختصاصي Z بود. بنابراين چنين به نظر مي‌رسد كه تنها تفاوتهاي جزئي بين كروموزومهاي Z و W وجود دارد. چنين مواردي در توسعه روشهاي سريع براي تعيين جنسيت شترمرغ‌ها با استفاده از تكنولوژي DNA، كاربرد دارند.

ژنتيك كمّي به زبان ساده

اگرچه تمامي ژنها بصورت جفتي در هر حيوان وجود دارند، فرمهاي زيادي از ژن مي‌توانند در يك جمعيت وجود داشته باشند. فرمهاي مختلف يك ژن را با نام آلل (جايگزينها) مي‌شناسيم. موقعيت هرژن روي كروموزوم بعنوان ژنگاه (لوكوس) ناميده مي‌شود.

حيواني با دو نسخه از هر يك از فرمهاي يك آلل هموزيگوت ناميده مي‌شود در حاليكه اگر يك حيوان دو آلل مختلف از يك ژن را داشته باشد، هتروزيگوت مي‌باشد.

الزاماَ آللها با يكديگر مساوي نیستند و تظاهر يكي مي‌تواند بر ديگري برتري داشته باشد. که آنها را به عنوان آللهاي غالب می شناسند و تظاهراین آلل ها برتظاهر آللهاي مغلوب ارجحیت دارد. آللهاي غالب و مغلوب معمولاَ توسط حروف بزرگ و كوچك نشان داده مي‌شوند.

ارتباط بين ژنتيك كيفي و ژنتيك كمّي مي‌تواند از نظر مفهومي كمي مشكل باشد. ژنتيك مندلي پايه ژنتيك جمعيت مي‌باشد و تفاوت اين دو در تعداد ژنهاي مورد بحث مي‌باشد. مي‌توان با درنظر گرفتن يك حيوان فرضي ارتباط بين اين دو شاخه علم ژنتيك را بررسي كرد.

خصوصيات بدني حيوان توسط دو جفت ژن Aa و Bb كنترل مي‌شود و هر يك از ژنهاي غالب A و B به ميزان 10 كيلوگرم به مقدار پايه 200 كيلوگرم براي ژنوتيپ مغلوب aabb اضافه مي‌كنند. اين مسأله با فرض عدم تأثير محيط بر تظاهر ژنها مي‌باشد. بنابراين يك نر AABB (240 كيلوگرمي) در آميزش با ماده aabb (200 كيلوگرمي) فرزندان F1 يكساني را با ژنوتيپ AaBb (كيلوگرم220=2/240+200) توليد خواهد كرد. هنگامي كه نسل F1 در درون خودش آميزش يابد (AaBb×AaBb)‏،نسبت 9 ژنوتيپ ممكنه در F1 همانند جدول1 خواهد بود. توجه داشته باشيد كه بدون داشتن انتخاب، ميانگين جمعيت بسيار نزديك به نسل قبلي باقي مي‌ماند و پيشرفتي ديده نخواهد شد. اگرچه عملكرد افراد جميعت F2 از 200 تا 240 kg تغيير خواهد كرد.

دوردن (b1919) اين حالت را در افراد حاصل از تلاقي شترمرغهاي آفريقايي شمالي و جنوبي نشان داد. يك پرنده نر جنوبي داراي 42 رديف پر را با يك پرنده ماده شمالي داراي 36 رديف پر‌‌آميزش داد (39=2/(36+42)). 24 فرزند حاصل از آميزش بطور ميانگين 5/39 پرداشتند. محدوده تعداد پر كل جامعه از 37 تا 42 متغیر بود. او نتيجه گرفت كه والدين از نظر عوامل ژنتيكي موثر بر تعداد پرها هتروزيگوت بوده‌اند و ميانگين تعداد پرها را فقط مي‌توان با انتخآب افزايش داد.

در برنامه‌هاي اصلاحي، وظيفه انتخآب حيوان جايگزين شامل انتخآب ژنوتيپ‌هاي برتر جمعيت براساس تنوع فنوتيپي مشاهده شده مي‌باشد بطوريكه اگر ميانگين عملكرد جمعيت افزايش يابد ،تنوع ، ماده اولیه بهبود ژنتیکی می باشد زیرا بیانگر آنچه که قابل دیدن است (فنوتیپ) و آنچه که نامرئی است(ژنوتیپ)می باشد.

اصطلاحات رايج در ژنتيک

آلل: انواع جایگزین اطلاعات ژنتیکی در یک جایگاه ژنی خاص یا به عبارت دیگر دو شکل مختلف یک ژن را آلل گویند.

آلل نوع وحشی (wild-type allele): در مورد بسیاری از ژنها ، نگارش منفرد رایجی در اکثر افراد وجود دارد که متخصصان ژنتیک آن را آلل نوع وحشی یا آلل طبیعی می‌نامند.

آلل جهش یافته: نگارشهای دیگر ژن به غیر از آلل نوع وحشی که بواسطه جهش با آلل نوع طبیعی تفاوت دارند.

چند شکلی جایگاه ژنی: اگر در جمعیت حداقل دو آلل نسبتا رایج در یک جایگاه ژنی موجود باشند، گفته می‌شود که این جایگاه ژنی ، حالت چند شکلی را نشان می‌دهد

ژنوتیپ (Genotype): ژنوتیپ یک فرد مجموعه آلل‌هایی است که ساختار ژنتیکی او را مجموعا در تمام جایگاههای ژنی بطور معمولتر در یک جایگاه ژنی تشکیل می‌دهند.

فنوتیپ (Phenotype): فنوتیپ بروز قابل مشاهده یک ژنوتیپ به عنوان صفتی ظاهری ، بالینی با بیوشیمیایی یا مولکولی است.

اختلال تک ژنی: اختلالی است که توسط آلل‌هایی در یک جایگاه ژنی منفرد تعیین می‌شود. نوعی آلل که بر اثر جهش در گذشته بوجود آمده و بطور معمول نادرست ، جایگزین یک آلل نوع وحشی روی یک یا هر دو کروموزوم می‌شود.

هوموزیگوت: وقتی فردی یک جفت آلل یکسان داشته باشد، گفته می‌شود که او هموزیگوس (هموزیگوت) است.

هتروزیگوت:وقتی فردی یک جفت آلل متفاوت داشته باشد، گفته می‌شود که هتروزیگوس (هتروزیگوت) است.

هتروزیگوت مرکب: اصطلاح هتروزیگوت مرکب ، برای توصیف ژنوتیپی بکار می‌رود که در آن دو آلل جهش یافته مختلف از یک ژن وجود داشته باشند، نه یک آلل طبیعی و یک آلل جهش یافته.

جهش (Mutation):اصطلاح جهش به دو معنی در ژنتیک پزشکی استفاده می‌شود؛ گاهی برای نشان دادن یک تغییر ژنتیکی جدید که قبلا شناخته نشده است و گاهی صرفا برای نشان دادن یک آلل مسبب بیماری.

ژنوم (Genome):یک مجموعه کامل (n) کرموزومی که به عنوان یک واحد از یک والد به ارث می‌رسد.

Holandric gene:ژنی که روی کروموزوم y قرار دارد. بنابراین این ژن از پدر به پسر به ارث می‌رسد.

همی زیگوس (Hemizygous):وضعیت و حالتی است که فقط یکی از آلل‌های یک جفت ژن وجود داشته باشد. مثل ژنهای وابسته به جنس یا در اثر کمبود.

هتروکروماتین:رنگ پذیری بعضی از قسمتهای کروموزوم شدید بوده و هترکروماتین نامیده می‌شود. DNA تکرار شده در یوکاریوت که به ندرت ، نسخه برداری می‌گردد.

کروموزوم x:کروموزومی که در تعیین جنسیت دخالت دارد. در اکثر حیوانات ، ماده‌ها دارای دو و نرها دارای یک کروموزوم x هستند.

کروموزوم y:لنگه کرموزوم x در اکثر گونه‌های گیاهی و جانوری ، در مگس سرکه کروموزوم y از هتروکروماتین تشکیل شده ژنهای خیلی کمی را حمل می‌کند و در تعیین جنسیت دخالت ندارد. در ازای آن کرموزوم y ژنهایی را حمل می‌کند و در تعیین جنسیت نرها دخالت دارد.

یونی والانت (univalent):کروموزوم جفت نشده در میوز.

Ascertainment:روش انتخاب افراد ، جهت بررسی در یک مطالعه ژنتیکی.

آتوزوم (Autosome):کروموزوم های غیر جنسی.

فرد حامل (Carricr):فردی که حامل ژن مغلوب است و اثر ژن در آن ظاهر نمی‌شود.

سانتی مورگان (Centimorgan):در پیوستگی ژنها ، واحدی است که نشان دهنده یک درصد نوترکیبی است و به آن واحد نقشه‌ای (Map unit) ، نیز می‌گویند.

سانترومر:بخشی از کروموزوم که به رشته‌های دوک در هنگام تقسیم سلولی ، متصل است.

سیسترون (Cistron):یک واحد فعال مولکول DNA است. یک سیسترون DNA مشخص کننده یک زنجیره پلی پپتیدی در سنتز protein است.

کراسینگ اور (Crassing-over):در نتیجه تقاطع یا تبادل قسمتی از کروموزوم ها مبادله ژنهای پیوسته صورت می‌گیرد که این امر سبب تولید ترکیباتی می‌شود که متفاوت با والدینشان خواهند بود. بنابراین عبارت تقاطع کروموزومی (Crassing-over) شامل ترکیبات ژنی جدید می‌شود.

دی هیبرید (Dihybrid):فردی که با داشتن دو جفت آلل به صورت هتروزیگوت باشد. نوزاد تولید شده از آمیزش دو والد هموزیگوس که نسبت به دو جفت باهم تفاوت داشته باشند.

دیپلوئید (Diploid):موجود یا سلولی که دارای دو مجموعه کروموزومی (2n) باشد.

همولوگ (Homologs):یک زوج کرموزوم که یکی از مادر و دیگری از پدر به ارث می‌رسد و در طی میوز اول باهم جفت می‌شوند و تبادل متقاطع پیدا می‌کنند و در طی میوز 2 از هم جدا می‌شوند.

فنوکپی (Phenocopy):موجودی که فنوتیپ (نه ژنوتیپ) آن بوسیله محیط عوض شده و شبیه فنوتیپ جهش یافته (Mutan) شده است.

منبع: مرکز مقالات کشاورزی AKE( بزرگترین وبلاگ کشاورزی ایران )

تست ژنوتوکسیک

تمامی موجودات زنده برخورداز از قابلیت واکنش دینامیکی به تنشهای محیطی در نتیجه فعال سازی زنجیره های پیچیده پیام دهی می باشند. یکی از شدیدترین این تنشها اختلال در خود اطلاعات ژنتیکی می باشد. ژنوم موجودات زنده همیشه تحت تأثیر تنش ناشی از عوامل محیطی (نظیر اشعه ماوراء بنفش و مواد شیمیایی جهش زا) و نیز تولیدات فرآیندهای متابولیسم داخلی سلول (نظیر گونه های اکسیژن فعال و مضاعف شدن اشتباهی DNA) می باشد. بدنبال تاثیر تنش ژنوتوکسیک، زمان لازم برای بازسازی DNA در چرخه سلولی افزایش می یابد و ژنهای دخیل در بازسازی و حفاظت سایر ترکیبات سلولی مواجه با تنش ژنوتوکسیک، فعال میشوند. از سوی دیگر، سلولها، خصوصا سلولهای یوکاریوتهای پرسلولی، ممکن است بوسیله مکانیزم آپوپتوسیس به این تنش واکنش نشان دهند ودر نتیجه باعث کاهش صدمات سلولی گردند.

تحقیق در زمینه اثرات تنش ژنوتوکسیک و مکانیزم پیام دهی در *****داران به سبب اثراتی که در سلامت انسان و ایجاد بیماریهایی مثل کارینوژنسیس دارد، از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. ولی در گیاهان که سلولهای آنها بی تحرک و توسط دیواره های سلولی احاطه شده است، بافتهای توموری قادر به متاستازی نبوده و گیاه بواسطه سرطان از بین نمی رود. از طرف دیگر، اندامهای تولید مثلی گیاهان از سلولهایی منشاء میگیرند که خود قبل از تشکیل گامت در گیاه مادر، تعداد زیادی چرخه مضاعف سازی DNA را پشت سر گذاشته اند. این امر بویژه سبب میشود تا گیاهان به انباشت بالقوه جهشها در سلولهای مادر گامت، حساس باشند و در نهایت راه انتقال جهشهای سوماتیک به نسل بعدی فراهم میشود. گیاهان بر خلاف جانوران، موجودات بی تحرکی هستند که وابسته به تشعشع خورشیدی بعنوان منبع حیاتی انرژی بیولوژیکی بوده و بنابراین بطور مداوم در معرض موتاژنهای طبیعی از جمله اشعه ماوراء بنفش نوع B هستند. از اینرو تحمل به این عامل تنش زای غیر زنده برای حیات گیاهی با اهمیت می باشد. جبران و رفع خسارات وارده به DNA برای نگهداری ثبات ژنومی ضروری است و گیاهان البته اطلاعات لازم برای این هدف را در اختیار دارند. در مقابل، دانش بشر در زمینه تأثیر و مکانیزمهای عوامل صدمه رسان به DNA بسیار محدود است، هر چند که اخیراً حمایت ژنتیکی برای پروتئینهای دخیل در پیام دهی ژنوتوکسیک در گیاه اربیدوپسیس در حال شگل گیری است.

منبع: مرکز مقالات کشاورزی AKE( بزرگترین وبلاگ کشاورزی ایران )

 همانند سازی

در مورد همانند سازی مولکول DNA مطلب زیاد است و از حدود دهه 1950 به بعد موضوع مهم بررسی های بیولوژیست ها قرار گرفته.من به عنوان یکی از دانشجویان مهندسی کشاورزی که اصلیتا یک سمپادی هستم سعی میکنم در غالب جملات مختصر و مفید مطالب نسبتا قابل قبولی رو براتون بفرستم.

آیا میدانید که چگونه آنزیم DNA polymerase رشته جدید و قدیم را از هم تشخیص و رشته دختری را اصلاح میکند؟

رشته مادر نسبت به رشته جدید عمر نسبتا بیشتری دارد و به تکامل رسیده است ولی رشته دختری هنوز به تکامل کامل نرسیده.در رشته مادری یا همان نسخه اصلی بازهای سیتوزین متیله هستند ولی در رشته دختری این عم صورت نگرفته.به همین خاطر آنزیم مذکور رشته اصلی و کپی را تشخیص میدهد و ماده ژنتیکی سلول دست نخورده میماند!

منبع: مرکز مقالات کشاورزی AKE( بزرگترین وبلاگ کشاورزی ایران )

ژن‌هاي گل سرخ

عضو هيات علمي موسسه تحقيقات بيوتكنولوژي كشاورزي گفت: با خاموش كردن برخي ژن‌ها و يا انتقال برخي ژن‌هاي ديگر به گل سرخ يا "رز" مي‌توان به گل سرخي به رنگ آبي دست يافت.
دكتر مريم جعفرخاني كرماني روز شنبه در گفت و گو با خبرنگار علمي ايرنا افزود: داشتن رنگ آبي نيازمند ژن مشخصي است كه به علت خاص بودن ‪PH گل رز، توليد آن بسيار مشكل است اما كارشناسان مي‌گويند با خاموش كردن برخي خصوصيات ژنتيكي رز، مي‌توان به رز آبي دست يافت.
به گفته وي جديدترين رنگي كه از گل رز مايل به آبي وجود دارد رنگ ارغواني است كه سخت‌ترين رنگ توليد شده دراين نوع گل است.
وي در خصوص ايجاد رنگ‌هاي تازه در گل‌هاي رز گفت از روش خاموش كردن برخي ژن‌ها و يا بيان كردن برخي ژن‌هاي ديگر، در تمام گل‌ها استفاده مي‌شود، اما توليد رز آبي كاري بسيار مشكل، اما ممكن است.
جعفرخاني كرماني با اشاره به تحقيقاتي كه در نقاط مختلف جهان براي براي توليد رز آبي جريان دارد، گفت: ژن خاصي را از گل اطلسي گرفتند و در حال انتقال به گل رز هستند اما هنوز نتيجه‌اي اعلام نشده است.
به گفته وي كشورهاي استراليا و ژاپن در حال تلاش براي توليد رز آبي رنگ هستند.
مجري مسوول طرح رز موسسه تحقيقات كشاورزي ادامه داد: اكنون حدود ‪۱۳ گونه گل رز وحشي در كشور گزارش شده است كه تمام آنها در كلكسيون ذخائر ژنتيكي رز اين موسسه وجود دارد.
وي افزود: همچنين حدود ‪ ۱۵۰گونه گل رز پرورشي يا هيبريد نيز در كشور وجود دارد كه تمام آنها نيز در اين كلكسيون جمع‌آوري شده‌اند.
به گفته وي بيش از ‪ ۲۰هزار رقم گل رز هيبريد در دنيا وجود دارد كه از اين تعداد حدود ‪ ۶۰رقم آن دراين كلكسيون نگهداري مي‌شود.
جعفرخاني كرماني گفت: اين كلكسيون با هدف اصلاح ژنتيكي گل‌هاي رز و توليد گونه‌هاي جديد و با ارزش تجاري راه‌اندازي شده است.
برنامه‌هاي اصلاحي در زمينه كاشت گل رز، توليد رزهاي جديد با تغييراتي ژنتيكي يا تلفيق چندين ژن با هم، از جمله برنامه‌هايي‌است كه به گفته اين محقق، در موسسه تحقيقات بيوتكنولوژي كشاورزي در دست اجراست.
وي با بيان اينكه كار اصلاح ژنتيكي بر روي گياهان زينتي در كشور متولي خاصي ندارد و كاري هم صورت نگرفته است گفت: اين مركز با كار بر روي اصلاح گل رز، نخستين گام در راستاي اصلاح ژنتيكي گل‌هاي زينتي برداشته است.
يكي از روش‌هاي بكار گرفته شده براي اصلاح گونه رز، افزايش تعداد كروموزم‌ها در گل است كه با هدف اصلاح تغيير رنگ، افزايش ميزان عطر، بالا بردن مقاومت در برابر بيماري‌ها به خصوص سفيدك، افزايش تعداد گلبرگ‌ها و افزايش قطر ساقه گل انجام مي‌شود.

گل آبی به دنبال 20 سال تحقیق و صرف 30 میلیون دلار سرمایه گذاری ، از اولین گل رزآبی جهان در یك نمایشگاه گل در توكیو رونمایی شد. عرضه گل های رز آبی كه تولیدآنها غیرممكن تصور می شد ، پاییز آینده آغاز می شود. این گل ها اصلاح ژنتیكی یافته اند و ژنی به آنها پیوند زده شده است كه ساخت رنگدانه های آبی را در گیاه تحریك می كند. مبتكر اصلی تولید رزهای آبی ، شركت زیست فناوری فلوریجین در ملبورن استرالیاست. پیش از این رزهای آبی را با رنگ كردن رزهای سفید تهیه می كردند. كارشناسان گل می گویند، رزهای آبی با روش های متعارف پیوند زدن پرورش یافته اند، اما در رنگ این گل ها بیشتر رنگ بنفش وجود دارد

منبع: مرکز مقالات کشاورزی AKE( بزرگترین وبلاگ کشاورزی ایران )

راز غول پيكرشدن گوجه فرنگي‌هاي بسيار كوچك كشف شد

پژوهشگران مي‌گويند راز رويش گوجه فرنگي‌هاي غول پيكر نه به خاطر كود يا شرايط عالي خاك بلكه به دليل تغييرات ژنتيكي معدودي است كه به مرور زمان به رويش گوجه فرنگي‌هايي منجر شده است كه هزار برابر نياكان وحشي خود رشد مي‌كنند.

به گزارش خبرگزاري رويترز از شيكاگو، اگر اين تغييرات اتفاق نمي‌افتاد گوجه فرنگي از اندازه تمشك بزرگتر نمي‌شد و گوجه فرنگي‌هاي كوچكي كه آنها را درسته در سالاد مي‌ريزند، در مقايسه با آنها گوجه فرنگي‌هاي بسيار درشتي به نظر مي‌رسيد.

استيون تانكسلي متخصص ژنتيك گياهي از دانشگاه كورنل در ايتاكا نيويورك براي پي بردن به تغييرات ژنتيكي كه امكان تبديل گوجه فرنگي وحشي به انواع امروزي را با وزن نيم كيلوگرم فراهم ساخت مطالعاتي انجام داده است.

انسانها حدود ‪۱۰هزار سال پيش بومي‌سازي اين گياه را آغاز كردند. آنها هيچ گونه دانش ژنتيك و پرورش گياه نداشتند، اما اين تغييرات ژنتيكي را در اين گياه ايجاد كردند.

اكنون اين سوال مطرح است كه چگونه و چطور اين اتفاق افتاد. تانكسلي توجه خود را بر روي تغييرات ژنتيكي كه منجر به افزايش تعداد بخشهاي داخل گوجه فرنگي شد معطوف كرد. خاستگاه اين گياه قاره آمريكا است.

اگر يك گوجه فرنگي را باز كنيد درون آن اتاقك مانندها و ديواره‌هايي مي بينيد. معمولا هر كدام ‪۱۰تا‪ ۲۰اتاقك دارند.

مشروح تحقيقات تانكسلي در مجله نيچر ژنتيك منتشر شده است.

يك گوجه فرنگي وحشي واقعي فقط دو تا چهار اتاقك دارد اما يك اتفاق گياه را به سوي ايجاد اتاقكهاي بيشتر هدايت كرد و طبيعي است كه هرچه تعداد اين اتاقك‌ها بيشتر باشد ، ميوه بزرگتر مي‌شود. محققان ابتدا نقشه ‪۳۰ هزار ژن گوجه فرنگي را ترسيم كردند تا تفاوتهاي ميان گوجه فرنگي وحشي و امروزي را بيابند. آنها ‪۱۰ژن را مشخص كردند. سپس در بررسي بانك‌هاي مختلف ژن و به منظور مشاهده اينكه آيا اين تغييرات ژنتيكي در ساير گياهان نيز وجود دارد يا خير در نهايت تعداد انگشت شماري ژن باقي ماند. با مقايسه توالي اين ژنها محققان ژني را به نام ‪fasرا يافتند كه دچار جهش بزرگي شده بود.

هيچ يك از گوجه فرنگي‌هاي وحشي اين جهش را نداشتند. وقتي نسخه وحشي اين ژن را از يك گياه وحشي گرفتند و درون يك گوجه فرنگي جديد گذاشتند ، گوجه فرنگي شروع به توليد ميوه‌هاي كوچك كرد.

اين جهش پيامي را كه به گياه مي‌گويد اتاقك‌سازي را متوقف كن ضعيف مي نمايد.

در تحقيقات قبلي محققان تغييراتي را در ژن مشابهي يافتند كه دستور توقف تقسيم سلولي را به سلولها صادر مي‌كند.

اين ژن به ميوه بسيار كوچك در حال رشد و نمو فرمان توقف رشد را صادر مي كند. گوجه فرنگي با اين تغيير مي‌تواند به اندازه گوجه فرنگي‌هاي ريز شود هر دو تغييرات ژنتيكي علت تفاوتهاي زياد در اندازه گوجه فرنگي وحشي و امروزي را مشخص مي‌كند. يك تغيير ژنتيكي كنترل ساختار و ديگري كنترل تقسيم سلولي را به عهده دارند.

آنچه كه شگفت آور است اين است كه انسانها ي قديم هيچ دانشي از ژنتيك نداشتند .

اين محقق مي‌گويد با كمك اين دانش مي‌توان در آينده بومي‌سازي گياهان را دگرگون كرد .

منبع: مرکز مقالات کشاورزی AKE( بزرگترین وبلاگ کشاورزی ایران )

جانوران تغییر یافته ژنتیکى

وقتى سخن از جانوران تغییر یافته ژنتیکى به میان مى آید، تنها عده کمى ممکن است به فکر حشرات بیفتند. اما در عمل، دستکارى ژنتیکى این گروه از جانوران، موضوع بخش عمده اى از پژوهش ها است. با این هدف که در وضع بهداشت انسان و دام و نیز تولید محصولات گیاهى بهبود حاصل شود.دستکارى حشرات به منظور ناتوان ساختن آنها از انتقال بیمارى، دستکارى در آفت هاى گیاهان زراعى یا دشمنان طبیعى آنها با هدف کاهش جمعیت آفت ها و نیز دستکارى حشرات مفید (مانند زنبور عسل و یا کرم ابریشم) با هدف تولید پروتئین هاى دارویى، از برجسته ترین نمونه هاى این گروه از پژوهش ها به شمار مى روند.از سویى، این پژوهش ها توجه زیادى را به سمت جنبه هاى ایمنى این موضوع معطوف کرده است. یکى از تفاوت هاى مهم این گروه تولیدات با سایر محصولات تغییر یافته ژنتیکى این است که حشرات با هدف زنده ماندن، تکثیر انتقال ژن هایشان به گونه هاى وحشى، به عمد در طبیعت رها خواهند شد. از آنجا که اکوسیستم ها توانایى سازگارى خود با تغییرات را دارند پیش بینى نتایج رهاسازى ها دشوار است. در کنار تغییرات پیش بینى شده، حشرات تغییر یافته ژنتیکى مى توانند باعث دگرگونى الگوهاى جمعیتى و نیز روابط صید و صیادى و یا انتقال ژن ها به گونه هایى شوند که مورد نظر پژوهشگران نبوده است.پیتر جنکینز، حقوقدان و تحلیلگر سیاسى مرکز ایمنى مواد غذایى در واشینگتن مى گوید: «خطرات زیستى رها سازى حشرات و ماهى ها بسیار بالا است. مشکل اساسى در این است که این گونه ها بعد از رها سازى دیگر قابل کنترل نخواهند بود.»از سوى دیگر مزایاى احتمالى این کار مورد توجه بسیارى از کشور هاى پیشرفته و در حال توسعه قرار گرفته است، چرا که حشرات تاثیر چشمگیرى بر بهداشت و کشاورزى مى گذارند.«توماس میلر» استاد حشره شناسى دانشگاه ریورساید کالیفرنیا بر این باور است که حشرات تغییر یافته ژنتیکى کمک شایانى به رونق کشاورزى کالیفرنیا خواهند کرد. وى توضیح مى دهد: مشکلاتى که ما از سوى حشرات داریم بیش از اندازه است. برآوردها حاکى از این است که در کالیفرنیا در هر ۶۰ روز یک آفت جدید ظهور مى کند. این یک تهدید جدى است و به دلیل گسترش میزان حمل و نقل مواد رو به افزایش نیز هست. اکنون از ما توقع معجزه دارند و براى این کار ناگزیر از بهره گیرى از راهکار هاى فناورى زیستى هستیم.کرم سرخ غوزه پنبه با خوردن گل پنبه یا سوراخ کردن غوزه و خوردن بذر، به این محصول خسارت مى زند. میلر درصدد است گونه اى از کرم سرخ تغییر یافته ژنتیکى تولید کند که حامل ژن هاى کشنده نتایج خود است. اگر همه چیز طبق پیش بینى جلو برود، از جمله این آفت و نیز خسارتى که مى زند کاسته خواهد شد. به گفته میلر برآورد اقتصادى خسارت وارد شده بسیار آسان است، چرا که داده هاى فراوانى از تولید پنبه بدون خسارت کرم غوزه پنبه یا با خسارت آن در دست است.قبل از آزمون اثر این حشرات در مقیاس وسیع، میلر و همکارانش باید بدانند که حشرات تغییر یافته ژنتیکى چگونگى در طبیعت پراکنده مى شوند. براى این منظور آنها با وارد کردن ژنى از توتیا به این حشره، پراکندگى این حشره را مطالعه کردند. از آنجایى که ژن توتیا منجر به تولید نوعى پروتئین فلورسنت مى شد، ردیابى ژن بیگانه در طبیعت میسر مى شود.دو سال پیش، عمل رها سازى در قفس هایى واقع در مرکز تحقیقات وزارت کشاورزى ایالات متحده در شهر فونیکس انجام شد. بناست که سال آینده علم رها سازى در یک مزرعه باز در شرق ایالت آریزونا انجام شود. با این آزمون گروه پژوهشى امیدوار است نحوه پراکندگى ژن مزبور در طبیعت را روشن کند. مرحله بعدى کار اخذ مجوز براى رها سازى پروانه کرم سرخ غوزه پنبه حامل ژن کشنده نتاج است. میلر مى گوید: «موافقان این پژوهش که عمدتاً کشاورزان آن را تشکیل مى دهند، مایل هستند که این روش به عنوان مهم ترین راه مهار کرم سرخ پنبه مورد استفاده واقع شود.»حشرات تغییر یافته ژنتیکى همچنین مى توانند به عنوان کارخانه هاى تولید مواد دارویى مورد استفاده واقع شوند. با روشى کما بیش مشابه آنچه از باکترى هاى تغییر یافته ژنتیکى انسولین انسانى به دست مى آید، در ژاپن از کرم ابریشم تراریخت براى تولید پروتئین هاى انسانى استفاده مى شود. این نوع کرم ابریشم علاوه بر تولید ابریشم مى تواند کلاژن (پروتئین لازم براى ترمیم زخم ها) یا آلبومین (براى درمان کم خونى هاى شدید ناشى از خونریزى) نیز تولید کند. در حال حاضر این مواد از خون هاى اهدا شده استحصال مى شود.«فلورین وورم»، استاد زیست فناورى موسسه دولتى فناورى در لوزان سوئیس مى گوید: «در روش هاى سنتى این پروتئین ها از بافت یا خون به دست مى آید که روشى بسیار کند و پرهزینه است، ضمن اینکه خطر انتقال بیمارى ها نیز وجود دارد.» وورم مزیت کرم ابریشم را در توانایى آن براى تولید مقدار زیاد پروتئین و نیز کم خطر بودن آن مى داند: «اگر من بین محصول به دست آمده از خون ۱۰۰۰ نفر انسان و مشابه آن از کرم ابریشم حق انتخاب داشته باشم فکر مى کنم بدانم کدام را انتخاب مى کنم. محصول به دست آمده از کرم ابریشم خالص تر بوده و خطر انتقال بیمارى هاى ویروسى یا انگلى نیز در آن وجود ندارد.»تولید پروتئین از کرم ابریشم ظرف یک یا دو سال دیگر در آزمایشگاه هاى کوچک شروع مى شود و طى ۱۰ تا ۲۰ سال بعد به سطح تولید تجارى مى رسد.دستکارى ژنتیک حشرات علاوه بر تولید مواد دارویى، مى تواند ابزارى براى جلوگیرى از انتشار بیمارى هاى انسانى و دامى نیز باشد. بیمارى هایى که توسط عواملى نظیر پشه ها، مگس تسه تسه، ساس، کنه، کک، شپش و حشرات دیگر منتقل مى شود.«راوى دورواسولا» استاد دانشگاه پزشکى ییل، پژوهشى از این نوع را سرپرستى مى کند تا بتواند بیمارى را که توسط نوعى کنه منتقل مى شود، مهار کند. این بیمارى در آمریکاى لاتین سالانه بیش از ۵۰۰۰۰ نفر قربانى مى گیرد. عامل این بیمارى نوعى پروتوزوا است که با گزیدن فرد آلوده به ساس مبتلا و سپس گزیدن فرد سالم به وى منتقل مى شود. گروه «دورواسولا» اقدام به دستکارى ژنتیک نوعى باکترى کرده اند که معده ساس را میزبان نامناسبى براى پروتوزوا مى کند و مانع انتقال بیمارى مى شود. با وجودى که دورواسولا نسبت به این روش مهار بیمارى خوش بین است، معتقد است که مطالعات بسیارى براى کاربردى کردن این روش لازم است. این مطالعات بررسى مهاجرت ژنى را هم در بر مى گیرد.او مى گوید: «مطالعه در آزمایشگاه یا گلخانه یک بخش مسئله است. اما رهاسازى یک باکترى تغییر یافته ژنتیکى در طبیعت عملى بحث برانگیز است. اگر باکترى تغییر یافته ژنتیک علاوه بر ساس ها، حشراتى نظیر مگس خانگى و مورچه را آلوده کند که در زیستگاه انسانى یافت مى شود، چه اتفاقى خواهد افتاد؟»وى ادامه مى دهد: «دخالت در فرآیند هاى طبیعى که منجر به تغییر محیط زیست مى شود، مسئولیت بالایى را طلب مى کند. ما مجبور هستیم که اثرات جانبى این کار را بشناسیم.»«توماس اسکات» استاد حشره شناس دانشگاه دیویس کالیفرنیا نیز با این امر موافق است. پژوهش هاى وى بر روى تب هاى ویروسى و نحوه گسترش مالاریا متمرکز است. به نظر وى دستکارى ژنتیک در پشه ها به طورى که دیگر باعث انتقال مالاریا و بیمارى هاى ویروسى نشوند کارى جالب توجه است، اما در عین حال به دلیل اثرات جانبى احتمالى ممکن است روش مناسبى نباشد. به عنوان مثال، ممکن است ژن ها علاوه بر ناتوان کردن پشه از انتقال عامل بیمارى، با انتقال به حشرات دیگر منجر به اتفاقات غیر قابل پیش بینى شوند. حتى این امکان وجود دارد که این تغییرات ژنتیک پایدار نباشد، به این معنى که انتقال بیمارى به دلیل این دستکارى ژنتیک براى مدتى متوقف شود و سپس عامل بیمارى راهى براى «دور زدن» این مانع پیدا کند و بیمارى به طور غیر منتظره مجدداً ظاهر شود.

اسکات مى گوید: «باید دقیقاً روشن کنیم چه چیزى را داریم در طبیعت رها مى کنیم. باید ماهیت همه گیر شدن بیمارى را بشناسیم و بدانیم رها سازى پشه تغییر یافته ژنتیکى چه اثرات قابل سنجشى بر طبیعت مى گذارد و عامل بیمارى چه واکنشى نسبت به محدودیت ایجاد شده نشان مى دهد. مقاومت عامل بیمارى مالاریا همیشه رو به افزایش بوده به طورى که نسبت به گستره وسیعى از دارو ها مقاوم شده، پس هنوز این امکان وجود دارد که بتواند این مانع را هم پشت سر بگذارد. چنین نتیجه اى مى تواند کار ما را بیش از پیش مشکل کند.»سازمان بهداشت جهانى موارد گزارش شده ابتلا به مالاریا را بین ۳۰۰ تا ۵۰۰ میلیون مورد در سال برآورد مى کند تلفات ناشى از این بیمارى را بیش از یک میلیون نفر _ که بیشتر آن را کودکان زیر ۵ سال تشکیل مى دهند- مى داند. اسکات ارتباط تنگاتنگى بین این بیمارى و فقر مى بیند. فراوانى این بیمارى در جنوب صحراى بزرگ آفریقا از همه جا بیشتر است: کودکان در این منطقه در هر فصل ۳۰۰ الى ۱۰۰۰ بار گزیده مى شوند.روش هاى متعارف کنترل بیمارى نظیر استفاده از تورى و حشره کش نمى تواند گسترش این بیمارى را کنترل کند. اما ناقل بیمارى به طور پیوسته به حشره کش ها مقاوم مى شوند و بسیارى از کشور هاى جهان سوم توانایى مالى خرید حشره کش ها و تورى ها را ندارند.اسکات مى گوید: «مطالعات زیر بنایى به قدر کافى انجام شده. ما ظرف ۵ سال آینده ارزیابى مى کنیم آیا پشه هاى تغییر یافته ژنتیکى راه مناسبى براى مهار بیمارى هستند یا نه. اگر پاسخ منفى بود، به دنبال روش هاى دیگر مى گردیم اگر پاسخ مثبت بود باید قاطعانه آن را پیاده کنیم.»جنکینز شفاف نبودن قوانین دولت ایالات متحده درباره ارزیابى خطرات حشرات تغییر یافته ژنتیکى را مانع بزرگى قلمداد مى کند: «پژوهشگران به دستور العمل هاى روشنى نیاز دارند تا بدانند کدام ارزیابى ها لازم هستند و کدام لازم نیست. سازمان ها در راهنمایى پژوهشگران وضعیت نامطلوبى دارند. هر کدام از آنها سعى دارد از خود رفع تکلیف کند.» وى تاکید مى کند که نبود دستور العمل روشن منجر به سردرگمى مى شود، «نظارت رسمى بر این پژوهش ها بسیار کم است. مانند این است که وقایع متعددى در درون یک اتاق تاریک روى مى دهد ما سعى مى کنیم همه آن را با تاباندن باریکه اى از نور بشناسیم.»

منبع: مرکز مقالات کشاورزی AKE( بزرگترین وبلاگ کشاورزی ایران )

رهاسازى حشرات تغييريافته ژنتيكى در طبيعت

ايتكا: با توجه به ديدگاه منفى موجود در مورد محصولات كشاورزى تغييريافته ژنتيكى (تراريخت) و مخالفت گروه هاى طرفدار محيط زيست با ايجاد تغييرات ژنتيكى در گياهان و موجودات زنده، دانشمندان حاضر در طرح جديد اميدوارند بتوانند اطمينان افكار عمومى را در مورد مفيد و بى خطر بودن حشرات دست كارى شده ژنتيكى جلب كنند. «آنتونى جيمز» استاد ژنتيك مولكولى و ميكروبيولوژى دانشگاه كاليفرنيا در آمريكا اعلام كرد كه هم اكنون روند توليد و آزمايش حشرات دست كارى شده ژنتيكى به مرحله حساسى رسيده است. اين محقق و همكارانش در آزمايشگاه موفق به توليد برخى انواع تغييريافته پشه آنوفل شده اند كه نمى تواند ميزبان انگل مالاريا باشد و هم اكنون براى انجام آزمايش در خارج از محيط آزمايشگاه آماده است. به گفته «فرد گولد» از دانشگاه ايالتى كاروليناى شمالى، با وجود آنكه دانشمندان همواره براى مبارزه با بيمارى هايى كه ناقل آنها حشرات است تلاش كرده اند، اما در مبارزه خود ناموفق بوده اند.

ازدست دادن تنوع به هنگام ایجاد تنوع

تنوع با افزودن چیزی به محیط یا کاستن آن از محیط تنظیم می شود. بنابراین ،باید هنگامی که چیزی به محیط می افزاییم بسیار بیشتر از زمانی که چیزی از آن کم می کنیم مراقب باشیم، زیرا آنچه را که از محیط حذف کرده ایم میتوانیم دوباره به آن بازگردانیم، اما هنگامی که یک گونه بیگانه را وارد محیطی میکنیم ممکن است نتایج وپی آمدهایی آن کاملا ازکنترل ما خارج باشد. در مورد ورود گونه های بیگانه به یک محیط که به نوعی میتوان آن را افزودن تنوع در نظر گرفت،نتایج ممکن است کاهش شدید تنوع بومی باشد، به ویژه اگر گونه بیگانه ماهیتی تهاجمی داشته باشد وبا طرد گونه های بومی در زیستگاه تازه غالب شود

دانیل سیمبرلاف، اکولوژیست( دانشگاه تنسی درناکس ویل) دراین ارتباط اظهار داشته است«تصور کنید درحال تماشای یک تابلو نقاشی زیبا ورنگارنگ هستید که ناگهان تمام رنگهای آن در هم ادغام می شوند وتابلو مغشوش وآشفته می گردد چنین چیزی بر سرگیاهان وجانوران جهان آمده است.با افزایش ارتباطات در جهان امروز، جریان ورود گونه های بیگانه به سرعت افزایش یافته است.اگر همچنان دست روی دست بگذاریم،یورش این گونه های مهاجم باعث طرد گونه های بومی شده که خسارات اقتصادی و اکولوژیکی جبران ناپذیری بر جای خواهد گذاشت».

سیمبرلاف در مورد مهاجرت گونه های بیگانه به مناطق جدید که باعث وارد آوردن خسارت برعلفزارها، جنگلها،بوم نظام های آبی وخشکی می شود سخن می گوید واضافه می کند:

«زیستگاههای جهان به سرعت در حال همگن سازی واز دست دادن تنوع خود هستند».

برآورد شده است که این پدیده سالانه میلیاردها دلار برای مردم ایالات متحده هزینه داشته باشد،

زیرا اکنون حدود یک چهارم درآمد کشاورزان صرف کنترل گیاهان بیگانه می شود. به علاوه، زمینها وآبراهه های ایالات متحده زیر هجوم گیاهان آبزی قرار گرفته اند که میزبان گونه هایی هستند که سلامت انسان را به شدت به خطر می اندازند که از آنجمله می توان به پشه ببری اشاره کرد که از ژاپن وارد ایالات متحده شده وبه سرعت در حال گسترش است وعامل بیماریهای همچون التهاب مغز، تب زرد وتب دنگیو می باشد.

با آنکه هزاران سال است که گیاهان وحیوانات توسط انسان از محلی به محل دیگر منتقل

میشوند،رشد سریع مسافرت وتجارت در عصر حاضر ونیز مهاجرت کامل جوامع انسانی به دلیل

پدیده هایی همچون جنگ،مشکل جدیدی را به وجود آورده که پیش ازاین هرگز سابقه نداشته است.

به عنوان مثال مار قهوه ای که باعث نابودی پرندگان جنگلی جزیره گوام شده است. اکنون با

بی احتیاطی مسافران وماموران گمرک از طریق وسایل نقلیه زمینی وهوایی وارد هونولولو شده

است. . یک حلزون بزرگ آفریقایی که خسارات بسیاری به محصولات زراعی بسیاری از جزایر

اقیانوس آرام واردکرده است توسط یک پسر بچه از هاوایی به فلوریدا به عنوان هدیه برای

مادرش منتقل شده است قارج سوختگی بلوط آسیایی در اواخرقرن نوزدهم وارد نیویورک شد

وتقریبا تمامی درختان بلوط امریکایی را در ساحل شرقی ایالات متحده نابود کرد این در حالی است که پیش از ورود این قارچ، این درختان بلوط گونه غالب بسیاری از جنگلهای این منطقه بودند مثالهایی از این دست بسیارند.

ریشه کنی این گونه های بیگانه نه تنها در بسیاری از موارد ناممکنکه بسیار هزینه بر است،زیرا

روش های کنترل شیمیایی، مکانیکی یا زیستی که می تواند در بعضی موارد خسارات آنها رابه

حداقل برسانند. اکثرا برای گونه های مفید بومی زیان بار است.

نابودی تدریجی تنوع

تنوع به شکلهای گوناگون و بدون انکه متوجه شویم از دست می رود ,زیرا اولا نابودی تنوع یک فرایند تدریجی در زمان حال است که چندان برای ما مملوس نیست و دوم این که هیچ گاه نخواهیم توانست بفهمیم تلاشها و فعالییتهای فعلی ما در گذر زمان و برای رسیدن به حقوق مدنی به غنای جامعه کمک می کند یا باعث فرو پاشی آن میشود. به هر روی بسیاری از این فعالییتهای انسانی باعث به تاراج رفتن تنوع میشود.

یکی از مثالهای بنیادی در این ارتباط ,اولویت رشد اقتصادی یک جامعه یا اجتماع است که بر اساس آن همه مردم می کوشند حد اکثر سود اقتصادی را به دست آورند و شرایط مطلوب خود را بر جامعه یا اجتماع تحمیل کنند,بدون انکه پی آمدهای زیست محطی آن را بر نسلهای بعدی در نظر بگریند.بنابراین در چنین شرایط خود محورانه ای است که مردمانی با خلق و خوی تهاجمی مسیر حرکت و رشد جامعه را تعیین میکنند مگر این که رفتار این گروه توسط گروه دیگری که دید گاههای بشر دوستانه ای دارند و همواره به دنبال تکامل اخلاقی جامعه بشری هستند کنترل و تعدیل شود. بدین ترتیب می بینیم که تنوع موجود در طبیعت پیوسته از دست می رود و نابود میشود زیرا ارزش حقیقی آن که به همه تعلق دارد و بنا براین ملک هیچ کس نیست, بر آن گروهی که فقط به دنبال تبدیل اموال و املاک خود به پول و ارزشهای اقتصادی هستند,پوشیده مانده است. چنین نگاه خود محورانه و تنگ نظرانه عامل اصلی زوال برگشت ناپذیر تنوع است.

نابودی برگشت ناپذیر تنوع

با شکوفایی صنعت خانه سازی پس از جنگ جهانی دوم و با آغاز فعالییت و رشد شرکتهای معظمی که مهمترین دستاوردشان هویت زدایی انسانها و اشیا بود , به تدریج ماهیت اشیا به شکل قابل توجهی تغییر یافت . مراکز تجاری به وسیله جادههایی که بیش از پیش بزرگتر و وسیع تر می شدند و زمینهای تجاری را تصرف میکردند , به همدیگر متصل میشدند . سپس با ظهور صنعت ساخت خانه های کوچک و کوچکتر که بعضی از آنها در دشتهای سیلا بی یا مناطق بی ثبات ساخته میشدند , جدایی بخشهای اجتماع شتاب بیشتری به خود گرفت.

تمرکز گرایی که پیشتر در غالب شرکتهای بزرگ صنعتی دیده شده بود وارد چشم اندازهای طبیعی نیز شد.

رانندگی در بزرگ راههای بزرگ به یک ضرورت تبدیل شد و به دنبال آن آلودگی هوا و نیز آب نیز حادث شد که این آلودگی با ساخت هر کیلومتر بزرگراه جدید و ورود هر خودروی جدیدی به آنها شدت گرفت. سکون و آرامش سنتی خیابانهای شهری جای خود را به سرعت رو افزون خود روها داد.

ژان چسنو در این باره نوشته است L خیابانها که پیش از این به مثابه ی هنر زندگی بودند اکنون به شریانهای ترافیک خودروها تبدیل شده اند . مردم فقط در آ نها از نقطه ای به نقطه ی دیگر رانندگی می کنند.)

به دیگر سخن , پیشتر که مردم آهسته در خیابانها قدم می زدند بیشتر همدیگر را می دیدند و همین ارتباط در خیابانها , پیوندهای اجتماعی را مستحکمتر می ساخت .

به تدریج و با رسوخ فرهنگ تمرکزگرایی در اجتماع که باعث تخصصی کردن چشم انداز ها شد, ارتباطات اجتماعی گسسته و اجزای اجتماع از همدیگر پراکنده شدند.

به دنبال برچیدن این حصارهای زنده , تنوع غنی علفهای جمنی ,درختچه

مسایل ژنتیکی و فنون دست ورزی ژنی در گیاهان

اهميت ذخاير توارثي كه در واقع ريخته هاي ارثي موجود در توده هاي بومي زراعي و خويشاوندان آنهاست به لحاظ نقشي است كه آنها در اصلاح نباتات ، برنامه هاي اصلاحي و امروزه در بيوتكنولوژي و مهندسي ژنتيك از لحاظ انتقال صفات مطلوب به گونه هاي زراعي، دارا هستند، مي باشد . همچنين جنبة ديگر اهميت اين ذخاير ارزشمند ، وجود پديدة شوم قاچاق ژن از مناطق مختلف و بنابراين در خطر افتادن امنيت زيستي و غذايي مي باشد .

در واقع صفات و پتانسيل ژنتيكي مطلوب كه مد نظر به نژادگران است ، در اين ريخته هاي ارثي موجود است كه به نژادگر از اين ذخاير توارثي براي ايجاد صفات مطلوب و انتقال ژنهاي موردنظر به گياهان فاقد اين صفات استفاده مي كند .

نقش علم اصلاح نباتات در افزايش توليد و به نژادي گياهان كاملاَ روشن است . با توجه به نقش مواد و محصولات كشاورزي در تغذيه بشر در جهان امروز و با توجه به رشد تصاعدي جمعيت و روند خطي توليد محصولات كشاورزي ، با توجه به تكنيكهاي اصلاحي،شناخت ذخاير توارثي ، امري ضروري به نظر مي رسد.لازمه افزايش توليدات كشاورزي ، جمع آوري ، حفظ و نگهداري و ارزيابي ذخاير توارثي است كه شالودة برنامه هاي اصلاحي مي باشد .بر اين اساس بانكهاي ژن در اقصي نقاط جهان تاسيس شده است تا رسالت حفظ ميراث ذخاير توارثي را عهده دار باشند.

بنابراين با توجه به اهميتي كه بانكهاي ژن در نگهداري ذخاير توارثي دارند و همچنين مساله نوظهور و بسيار مهم امنيت غذايي در آينده و امنيت زيستي در كشوري مانند ايران كه از لحاظ خاستگاه گياهان زراعي در دنيا حائز رتبة اول مي باشد و وجود بيش از 1900 گونة اندميك در ايران ، مساله حفاظت از ذخاير توارثي و برنامه هاي پژوهشي در اين زمينه ، داراي اهميتي دوچندان مي باشد .

مسلم است كه موفقيت آيندة متخصصين اصلاح نباتات ، به حفظ ذخاير ژنتيكي امروز آنها بستگي مستقيم دارد تا بتوانند از آن در برنامه هاي اصلاحي خود استفاده نمايند. يك متخصص اصلاح نباتات در صورتي مي تواند شانس موفقيت در برنامه اصلاحي داشته باشد كه امكان انتخاب مواد مناسب و متنوع براي او وجود داشته باشد.اگر چه يكنواختي حاصل از واريته هاي اصلاح شده جديد در ميزان عملكرد ، كيفيت صفات رويشي و زمان رسيدن براي شرايط جديد كشاورزي ضروري است ، اما يك خطر پنهان در بردارد و مي تواند دريچه باشد براي ورود آفات و امراض و ساير مشكلات ناشي از يكنواختي و پاية ژنتيكي ضعيف در واريته هاي موجود ارقام زراعي . بنابر اين از اين جنبه نيز به اهميت حفظ و شناسايي ذخاير ژنتيكي غني پي مي بريم

منبع: مرکز مقالات کشاورزی AKE( بزرگترین وبلاگ کشاورزی ایران )

طبقه بندی گندم

۱) انواع هگزا پلوئیدی ۲n=۶x=۴۲کروموزوم

به گندمهای معمولی Dinkelمعروف بوده وعموماُ زراعی ولی دارای انواع لخت وبا پوشش می باشد . گونه T.aestivu گونه های وحشی واهلی گندم را برحسب نظرات اویلوف" و اصلاحات مکی" از کرومزومی (ژنتیکی) و به طور کلی به سه گروه به شرح زیر تقسیم میشوند :

ژن ها تعيين كننده تعداد فرزندان پسر يا دختر در مردان هستند.
محققان علوم پزشكي در دانشگاه نيوكاسل انگليس اعلام كردند اين كه يك مرد فرزندان دختر بيشتر يا فرزندان پسر بيشتر داشته باشد يا تعداد فرزندان دختر و پسرش مساوي باشد ، به وسيله ژن ها تعيين مي شود.
به گزارش خبرگزاري رويترز ، دكتر كوري جلاتلي و همكارانش اعلام كردند اين يافته به دانشمندان كمك مي كند در آينده براي مقابله با بيماري هاي ژنتيكي ، و توارث ، راه هاي بهتري بيابند.

منبع: مرکز مقالات کشاورزی

نگرانی‌های اساسی مرتبط با غذاهای ناشی از مهندسی‏ژنتیك در مورد سلامتی انسان كدامند؟
گرچه بحث‏های نظری محدوده وسیعی از جنبه‏های مختلف را پوشش داده‏اند، اما سه موضوع اصلی كه بیش از همه مورد بحث قرار گرفته‏اند عبارتند از: امكان ایجاد حساسیت، انتقال‏ژن از غذا به انسان و انتقال ‏ژن از گیاهان تراریخته به سایر گیاهان (دگرگشنی).


حساسیت‏زایی:

به طور اصولی باید از انتقال ‏ژن از محصولاتی كه معمولاً حساسیت‏زا هستند به محصولاتی كه در زنجیره غذایی قرار خواهند گرفت خودداری كرد، مگر آنكه معلوم شود كه فرآورده ژنی كه انتقال می‏یابد حساسیت‏زا نیست. اگرچه حساسیت‏زایی غذاهای عادی معمولاً ارزیابی نمی‏شوند، ولی برای ارزیابی حساسیت‏زایی غذاهای حاصل از مهندسی‏ژنتیك، تهیه پروتكل‌هایی توسط سازمان خواربار جهانی (fao) و سازمان بهداشت جهانی (who) مورد بررسی قرار گرفته‏اند. تا این لحظه در مورد هیچ یك از غذاهای حاصل از مهندسی‏ژنتیك كه در بازار مصرف وجود دارند، حساسیت‏زایی مشاهده نشده است.


انتقال‏ژن:

انتقال‏ژن از غذاهای حاصل از مهندسی‏ژنتیك به سلول‌های بدن یا باكتری‌های موجود در روده انسان می‏تواند در صورت ایجاد ناراحتی و اثر سوء برسلامت انسان نگران كننده باشد. این مسئله به طور خاص در مورد انتقال ژن‌های مقاومت به آنتی‏بیوتیك مورد استفاده در مراحل تولید موجودات تراریخته صدق می‏كند. البته احتمال انتقال‏ژن به این طریق بسیار ناچیز است. با این وجود، گروه تخصصی مشترك سازمان خواربار جهانی و سازمان بهداشت جهانی استفاده از این تكنولوژی را بدون استفاده از ژن‌های مقاوم به آنتی بیوتیك توصیه می‌كند.


دگرگشنی:

انتقال‏ژن از گیاهان تراریخته به گیاهان زراعی معمولی یا گونه‏های مرتبط در طبیعت (دگرگشنی) و اختلاط محصول بذرهای معمولی با محصول بذرهای تراریخته، ممكن است اثر مستقیم یا غیرمستقیمی بر روی سلامتی و ایمنی غذا داشته باشد. احتمال این خطر جدی است، به طوری كه مقادیری از ذرت تراریخته كه صرفاً برای مصرف خوراك دام و علوفه در آمریكا به آن مجوز داده شده بود، در ذرت مصرفی انسان نیز ردیابی شدند. كشورهای متعدد راهبردهایی را برای جلوگیری از اختلاط این قبیل محصول‏ها انتخاب كرده‏اند كه یكی از آنها تفكیك مزارعی كه محصولات تراریخته در آنها كشت می‏شود از مزارعی است كه مورد كشت و كار گیاهان معمولی قرار می‏گیرند.


امكان‏جلوگیری از اختلاط و روش‌های نظارت پس از فروش فرآورده‏های غذایی حاصل از مهندسی‏ژنتیك برای مطالعه مستمر ایمنی این قبیل غذاها در دست مطالعه و بحث و بررسی است

منبع: مرکز مقالات کشاورزی

دستاوردهای علمی پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی

اين پژوهشكده در مدت زمان كوتاه فعاليت خود در راستاي انجام پروژه‌هاي تحقيقاتي، نتايج و موفقيت‌هاي قابل توجهي در زمينه حفظ محيط زيست و كاهش مصرف آلاينده‌هاي محيطي به دست آورده است، كه در زير به برخي از آن‌ها اشاره شده است:

1.      توليد اولين و تنها برنج تراريخته پايدار ايراني (طارم مولايي تراريخته) در جهان

ساقه‌خوارها و برگ‌خوارها از آفات اصلي برنج در بسياري از كشورها مي‌باشند، كه براي كنترل آنها سالانه مبالغ هنگفتي صرف خريد سموم شيميايي مي‌شود. ضمن اينكه در اثر كاربرد بي‌رويه سموم شيميايي بعضي از گونه‌هاي اين آفات به سموم شيميايي مقاوم شده‌اند. نكته قابل توجه ديگر زيان بار بودن كاربرد سموم شيميايي براي  محيط زيست، به خصوص سلامت انسان و موجودات مفيد موجود در طبيعت مي‌باشد. با توجه به موارد ذكر شده، در جهت كاهش مخاطرات زيست محيطي و كاهش هزينه‌هاي توليد برنج در كشور، براي اولين بار در جهان محققان اين پژوهشكده  ژن cry1Ab را از باكتري Bacillus thuringiensis (Bt) جدا نموده و با استفاده از روش بمباران ژني به ارقام زراعي برنج طارم مولايي و خزر منتقل كردند. لازم به ذكر است كه اين ژن،كد كننده پروتئيني مي‌باشد كه فقط بر روي يك سري خاص از آفات سميت داشته و براي انسان، ساير پستانداران و حتي حشرات ديگر هيچگونه اثر سوئي ندارد. ضمن اينكه براي توليد اين سم در گياه از سيستمي استفاده شده است كه باعث مي‌شود سم مورد نظر فقط در قسمت‌هاي سبز گياه توليد شود و در قسمت دانه كه مورد مصرف انسان مي‌باشد, توليد نمي‌شود.   

             بذور گياهان تراريخته نسبت به تغذيه توسط لاروهاي مهم‌ترين آفات زراعت برنج در ايران يعني كرم ساقه‌خوار نواري برنج، كرم ساقه‌خوار زرد برنج، كرم سبز برگ‌خوار برنج و كرم برگ‌خوار برنج، داراي ايمني كامل هستند و تمام لاروهاي مذكور كه بر روي اين گياهان قرار گرفتند در مدت كمتر از 3 روز و قبل از ايجاد هر نوع خسارتي مرده و  از بين رفتند و نيازي به سمپاشي نبوده است. در كنار اين موارد كليه آزمايشات ايمني زيستي بر روي اين رقم انجام شده است. نتايج اين آزمايشات نشان دادكه كليه خصوصيات آن شبيه ارقام طبيعي برنج بوده و تنها خصوصيت توليد سم در بافتهاي سبز، آن را از ديگر ارقام متمايز مي‌كند. در حال حاضر اين رقم با ارزش، آماده كشت در سطح وسيع در مزارع مي‌باشد، كه با رفع موانع و مشكلات قانوني كشت گياهان تراريخته در دسترس كشاورزان قرار خواهد گرفت. به اين ترتيب اكنون محصولي در اختيار كشاورزان كشورمان قرار گرفته است كه علاوه بر برتري علمي مطلق و منحصر بفرد بودن در سراسر جهان، بي‌نياز از مصرف سموم بوده و ضمن حفظ محيط زيست و افزايش گونه‌هاي مفيد جانوري در محيط، موجب كاهش هزينه‌هاي توليد و عرضه محصولي عاري از بقاياي سموم نيز مي‌شود.

2.      توليد اولين گياه پنبه تراريخته در كشور

در حال حاضر بيماري قارچي ورتيسيليوم (Verticillium dahlia) از مشكلات اصلي زراعت پنبه در مناطق مرطوب مي‏باشد. ضدعفوني خاك با گاز متيل برومايد موجب از بين رفتن بيماري مي‌شود ولي هزينه اين روش بسيار زياد بوده و اثرات زيان باري نيز روي موجودات خاكزي دارد، همچنين آلودگي محيط زيست را نيز به همراه دارد. يكي از سازوكارهاي مبارزه با اين بيماري توليد ارقام مقاوم از طريق مهندسي ژنتيك است. بدين منظور پلاسميد حاوي ژن كيتيناز در پژوهشكده بيوتكنولوژي كشاورزي  تهيه و توسط اگروباكتريوم به پنبه منتقل شد.

همچنين‌كرم غوزه نيز كه يكي از مهمترين آفات پنبه كشور محسوب مي‌شود و هر سال بطور متوسط براي مبارزه با اين آفت 400 تن سم مصرف مي‌شود مورد توجه بوده است. به منظور كنترل كرم غوزه ژن مقاومت به كرم غوزه تحت عنوان ژن cry1Ab از باكتري باسيلوس تورينجينسيس جدا و با استفاده از تكنيك آگروباكتريوم وارد گياه پنبه شد. تمام لاروهاي مذكور كه بر روي اين گياهان قرار گرفتند در مدت كمتر از دو روز قبل از ايجاد هر نوع خسارتي مرده و از بين رفتند. بنابراين با استفاده از اين رقم مقاوم تا حدود زيادي هزينه توليد كاهش مي‌يابد و از همه مهمتر به دليل كاهش مصرف آفت كش‌ها و قارچ كش‌ها باعث حفظ محيط زيست مي‌شود.

3.      توليد نهال پسته با استفاده از روش كشت بافت براي اولين بار در كشور

  در حال حاضر بالغ بر 380 هزار هكتار باغ پسته در كشور موجود مي‌باشد و اين محصول يكي از اقلام مهم صادرات غير نفتي كشور محسوب مي شود. پژوهشكده بيوتكنولوژي كشاورزي در مدت زمان كوتاه فعاليت خود به منظور توسعه سطح زير كشت ارقام كيفي، بالا بردن عملكرد و توليد گياهان سالم و يكنواخت پسته اقدام به اجراي پروژه توليد نهال پسته با استفاده از فن كشت بافت نموده و موفق به دستيابي به دانش فني توليد نهال پسته به روش مذكور شده است. با اين روش مي‌توان گياهان يكنواخت و عاري از هر نوع بيماري بدست آورد كه موجب كاهش معني دار استفاده از سموم شيميايي شده و در نتيجه ميزان هزينه توليد و مخاطرات زيست محيطي استفاده از سموم شيميايي را كاهش مي‌دهد.  همچنين در اين پژوهشكده بمنظور تهيه و ايجاد پروتكل تكثير تعداد زيادي از گياهان به روش كشت بافت مانند گردو، پايه‌هاي مالينگ سيب و گلابي، سوسن، لاله واژگون، سيب زميني و رز نيز طرحهاي تحقيقاتي در دست انجام است.

منابع مطالعه کنکور کارشناسی ارشد بیوتکنولوژی گیاهی

ژنتیک:

اصول ژنتیک دکتر بهمن یزدی صمدی

اصول ژنتیک دکتر حمدالله کاظمی

مبانی ژنتیک دکتر محمد فارسی

ژنتیک استنسفیلد

اصول اصلاح نباتات:

اصول اصلاح دکتر بهمن اهدایی

اصول اصلاح نباتات دکتر محمد فارسی

اصلاح نباتات زراعی دکتر احمد ارزانی

فیزیولوژی:

فیزیولوژی گیاهان زراعی دکتر عوض کوچکی

مبانی فیزولوژی گیاهی حسین لسانی

فیزیولوژی گیاهی تایز و زایگر

بیوشیمی:

مبانی بیوشیمی کشاورزی دکترمحمد صفری

منبع: مرکز مقالات کشاورزی

بررسي وضعيت بيوتکنولوژي گياهي در آسيا: پلي بين مهندسي و کشاورزي

بهبود گياهان زراعي از طريق بيوتکنولوژي مدرن، يکي از بهترين دستاوردهاي تحقيق و توسعه )R&D( در زمينه بيوتکنولوژي گياهي است. در اغلب کشورهاي آسيايي، بيوتکنولوژي گياهي به عنوان يک استراتژي کليدي در دستيابي به امنيت غذايي و کشاورزي پايدار به شدت مورد توجه قرار گرفته است. اغلب کشورها بخش زيادي از منابع موجود خود را به تحقيق و توسعه در زمينه بيوتکنولوژي کشاورزي اختصاص داده اند. تحقيقات بيوتکنولوژي در بسياري از کشورها، بر گياهان زراعي خوراکي و گياهان زراعي با ارزش تجاري بالاو با هدف رفع نيازمندي هاي غذايي و کاهش فقر، به ويژه در بين کشاورزان خرده پا، متمرکز شده است. حال پس از ذکر اين مقدمه به وضعيت بيوتکنولوژي گياهي در برخي از کشورهاي آسيايي مي پردازيم.

منبع: مرکز مقالات کشاورزی

زیست فناوری و کشاورزی

رشد فزآینده جمعیت جهان و افزایش تقاضا برای مواد غذایی در دهه‌های اخیر موجب شد تا در زمینة علوم کشاورزی و مواد غذایی شاهد یک گذر جدی و اجتناب‌ناپذیر از کشاورزی سنتی به کشاورزی پیشرفته و بکارگیری روش‌های نوین زیست فناوری در تولید محصولات زراعی و دامی باشیم. همانگونه که می‌دانیم، گیاهان، اصلی‌ترین و مهمترین منابع تجدید شونده جهان هستند که علاوه بر تأمین غذای آدمی و حیوانات، نیازهای غیرتغذیه‌ای، شیمیایی و صنعتی هم توسط آنها مرتفع می‌گردد. به همین دلیل، کاربرد روش‌های مهندسی ژنتیک و زیست فناوری برای افزایش کمی و کیفی محصولات از یک سو و کاهش هزینه‌ها و زمان تولید از سوی دیگر، استفاده از این روش‌ها در شاخه‌های گوناگون کشاورزی را بسیار ارزشمند کرده است.

عمده ترین كاربردهای‌ زیست فناوری ‌دركشاورزی‌ را می‌توان‌ به‌ دسته‌های‌ زیر تقسیم‌ كرد:

1. ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ حشرات‌ و آفتها

2. ایجاد گیاهان‌ تحمل‌ كننده‌ علف‌كشها

3. ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ بیماریهای‌ ویروسی‌ و قارچی‌

4. ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ شرایط‌ سخت‌ مانند سرما، گرما و شوری‌

5. ایجاد گیاهان‌ دارای‌ ارزش‌های‌ غذائی‌ ویژه‌ و با طعم و عطر بهتر

6. ایجاد گیاهان‌ دارای‌ خاصیت‌ درمانی‌ ـ پیشگیری‌

7. ایجاد گیاهان‌ دارای‌ خصوصیت‌ متابولیكی‌ تغییر یافته‌ مانند رشد سریع‌ و راندمان‌ كشت‌ بالاتر

8. ایجاد دامهای‌ تراریخته كه‌ دارای‌ خصوصیات‌ ویژه‌ای‌ مانند تولید شیر زیاد یا گوشت‌ كم‌چربی‌

9. ایجاد جانورانی‌ كه‌ بعنوان‌ كارخانه‌ تولید آنتی‌بادی‌ و واكسن‌ و دارو عمل‌ كنند

10. ایجاد ماهیها و سایر دامهائی‌ كه‌ با سرعت‌ زیاد رشد می‌كنند

معرفي بخش كشت‌بافت و انتقال‌ژن پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی

مقدمه:

فعاليت‌هاي اوليه تحقيقاتي در بخش كشت‌بافت و انتقال ژن در مواردي همچون ريزازديادي، توليد گياهان هاپلوئيد، گزينش واريانت‌ها در محيط كشت، تركيب پروتوپلاست‌ها و نجات جنين بوده‌است. با تاسيس مؤسسه تحقيقات بيوتكنولوژي كشاورزي در سال 1379، اين بخش تحقيقاتي از آخرين تكنيكهاي كشت بافت و انتقال ژن با تجهيزات كامل ، برخوردار گرديد. در حال حاضر اين بخش  تكثير انبوه چندين گياه مهم زراعي و باغي، ايجاد تنوع سوماكلوني، اصلاح گياهان از طريق تكنيك كشت بافت را انجام مي‌دهد.  انتقال ژن به گياهان زراعي با استفاده از تكنيكهاي آگروباكتريوم و تفنگ ژني، در پروژه‌هاي اصلاح نباتات و توليد گياهان مقاوم به آفات، امراض و تنش‌هاي محيطي از ديگر فعاليتهاي اين بخش است. هم‌اكنون عمده فعاليت‌هاي اين بخش در سه زمينه ريزازديادي، انتقال‌ژن و توليد گياهان هاپلوئيد  و دابل‌هاپلوئيد  متمركز مي‌باشد.

 شرح وظايف:

v بهينه‌سازي روشهاي كالزايي و باززايي گياهان

vبهينه‌سازي روشهاي تهيه سوسپانسيون سلولي و پروتوپلاست گياهي

vبهينه‌سازي روشهاي باززايي از پروتوپلاست

vكشت اندامهاي گياهي و تهيه گياهان عاري از ويروس (كشت مريستم)

vكشت دانه گرده و پرچم به منظور توليد گياهان هاپلوئيد و دابل هاپلوئيد

vبررسي پديده تنوع سوماكلوني و بهره‌گيري از آن جهت ايجاد واريته‌هاي مطلوب

vساخت كانستركت‌هاي مناسب جهت انتقال ژن

vانتقال ژن با استفاده از روشهاي مختلف مانند بمباران ژني(Biolistic)،    الكتروپوريشن، آگروباكتريوم، ريزتزريقي  و…

اتانل، دستاورد جديد بيوتکنولوژي در صنعت خودرو

در سالهاي اخير توليد سوخت زيستي از گياهان به عنوان انرژي پاک و به صرفه مورد توجه قرار گرفته است و اتانل يکي از سوختهاي زيستي به دست آمده از گياهان در بسياري کشورها به عنوان جايگزين بنزين و يا افزودني مناسب بنزين مورد استفاده قرار مي گيرد.
افزايش روز افزون قيمت سوختهاي فسيلي در کنار افزايش تقاضاي مصرف بنزين و مشکلات واردات بنزين از يک طرف و آلودگي هاي ناشي از مصرف سوخت هاي فسيلي و توليد گازهاي گلخانه اي از طرف ديگر توجه بيشتري را به تامين انرژي پاک و سازگار با محيط زيست معطوف کرده و پيشرفتهاي بيوتکنولوژي در زمينه توليد سوختهاي زيستي ميتواند راه گشاي مشکل تامين انرژي باشد.
در حال حاضر منابع اصلي توليد اتانل ذرت، دانه سويا و نيشکر مي باشد اما با پيشرفتهاي بيوتکنولوژي تحقيقات براي توليد اين سوخت از ساير منابع گياهي و به خصوص ضايعات گياهان مورد توجه است. براي مثال در آفريقاي جنوبي کارخانهاي براي توليد سوخت زيستي با ظرفيت 5000 ليتر در روز با استفاده از دانه آفتابگردان بومي در حال فعاليت است.

حذف ایران از فهرست جهانی تولید كنندگان گیاهان تراریخته

نام جمهوری اسلامی ایران که به عنوان تنها کشور مسلمان جهان و نخستین کشور منطقه خاورمیانه و شمال آفریقا در فهرست تولید کنندگان انبوه گیاهان تراریخته ثبت شده بود، در تازه ‌ترین گزارش سرویس بین‌ المللی برای دستیابی و استفاده از بیوتکنولوژی کشاورزی حذف شد. 

دکتر بهزاد قره‌ یاضی، عضو هیات علمی پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی و مجری طرح تولید برنج تراریخته با اعلام این مطلب گفت: سطح زیر کشت محصولات تراریخته در دنیا به 3/114 میلیون هکتار رسیده که شاخص بی ‌سابقه‌ ای است. در این سال 23 کشور شامل 12 کشور در حال توسعه و 11 کشور پیشرفته صنعتی به کشت محصولات تراریخته اشتغال داشتند.
وی از آمریکا، آرژانتین، برزیل، کانادا، هند، چین، پاراگوئه، آفریقای جنوبی، استرالیا، اسپانیا، مکزیک، کلمبیا، شیلی، فرانسه، هندوراس، جمهوری چک، پرتغال، آلمان، اسلواکی، رومانی و هلند به عنوان کشورهای تولید کننده محصولات کشاورزی تراریخته یاد و خاطر نشان کرد: امسال برای اولین بار یونجه، فلفل دلمه ‌یی، اطلسی، درخت تبریزی و گوجه فرنگی تراریخته هم به صورت تجاری به زیر کشت رفت.
نخستین برنج تراریخته کشت شده در مزارع آزمایشی کشور که حاصل تلاش پژوهشگران زیست‌ فن‌ آوری کشاورزی کشورمان بود در شهریور ماه سال 1383 طی مراسمی ویژه برداشت شد. این محصول که نخستین گونه‌ برنج تراریخته مقاوم به حشرات گروه بال ‌پولکداران کشت شده در دنیا بود به عنوان یک دستاورد علمی با ارزش مورد تحسین مجامع علمی و کشاورزی داخلی و خارجی قرار گرفت. با این حال به فاصله تنها چند روز از برگزاری مراسم برداشت سمبلیک نخستین خوشه‌ های برنج تراریخته، سازمان حفاظت محیط زیست مخالف صریح خود با آنچه تولید مزرعه ‌یی بی‌ مجوز و بدون قرنطینه برنج تراریخته توسط مؤسسه بیوتکنولوژی کشاورزی وزارت جهاد کشاورزی، خواند ابراز و تاکید کرد: تولید این برنج باید هرچه سریعتر متوقف شود. وزارت جهاد کشاورزی در آن هنگام به رغم مخالفت‌ هایی که عمدتا از سوی سازمان حفاظت محیط زیست ابراز می ‌شد، بر سلامت و ایمنی کامل برنج تراریخته تاکید داشته و بر ضرورت کشت انبوه این محصول با رعایت کامل جنبه‌ های ایمنی پای می ‌فشرد.

اتانل، دستاورد جديد بيوتکنولوژي در صنعت خودرو

در سالهاي اخير توليد سوخت زيستي از گياهان به عنوان انرژي پاک و به صرفه مورد توجه قرار گرفته است و اتانل يکي از سوختهاي زيستي به دست آمده از گياهان در بسياري کشورها به عنوان جايگزين بنزين و يا افزودني مناسب بنزين مورد استفاده قرار مي گيرد.
افزايش روز افزون قيمت سوختهاي فسيلي در کنار افزايش تقاضاي مصرف بنزين و مشکلات واردات بنزين از يک طرف و آلودگي هاي ناشي از مصرف سوخت هاي فسيلي و توليد گازهاي گلخانه اي از طرف ديگر توجه بيشتري را به تامين انرژي پاک و سازگار با محيط زيست معطوف کرده و پيشرفتهاي بيوتکنولوژي در زمينه توليد سوختهاي زيستي ميتواند راه گشاي مشکل تامين انرژي باشد.
در حال حاضر منابع اصلي توليد اتانل ذرت، دانه سويا و نيشکر مي باشد اما با پيشرفتهاي بيوتکنولوژي تحقيقات براي توليد اين سوخت از ساير منابع گياهي و به خصوص ضايعات گياهان مورد توجه است. براي مثال در آفريقاي جنوبي کارخانهاي براي توليد سوخت زيستي با ظرفيت 5000 ليتر در روز با استفاده از دانه آفتابگردان بومي در حال فعاليت است.

تولید پلاستیک از گیاهان

در انتهاى جاده اى سنگلاخى در ایالت آیواى مرکزى، یک کشاورز در افق، به جایى خیره شده است که تا چشم کار مى کند گیاهان بلند و برگ دار ذرت قرار دارند و زیر نسیم موج مى زنند. او لبخندى مى زند زیرا چیزى در مورد کشتزارش مى داند که کمتر کسى از آن آگاه است چون نه فقط دانه هاى ذرت در سنبله آن رشد مى کنند بلکه گرانول هاى پلاستیک نیز در ساقه و برگ هاى آن تولید مى شوند.
به نظر مى رسد که ایده رشد دادن پلاستیک «که در آینده نزدیک قابل حصول است» جالب تر از ساخت پلاستیک ها در کارخانجات پتروشیمى باشد. در این کارخانجات هر ساله حدود ۲۷۰ میلیون تن نفت و گاز مصرف مى شود. در واقع سوخت هاى فسیلى علاوه بر انرژى، مواد اولیه را نیز براى تبدیل نفت خام به پلاستیک هاى معمولى از قبیل پلى استایرن، پلى اتیلن و پلى پروپیلن فراهم مى کنند. کاربرد پلاستیک ها در تمام شئونات زندگى، گسترده شده است و نمى توان روزى، زندگى بدون پلاستیک را تصور کرد چون از بطرى هاى شیر و نوشابه گرفته تا لباس و قطعات خودرو از پلاستیک هستند، گرچه این تولید زیاد پلاستیک ها اساساً زیر سئوال رفته است. انتظار مى رود منابع شناخته شده ذخیره جهانى نفت تا ۸۰ سال دیگر تمام شوند و این در مورد گاز طبیعى ۷۰ سال و براى زغال ۷۰۰ سال است، اما تاثیرات اقتصادى کاهش این منابع خیلى زودتر فرا خواهد رسید. وقتى منابع کاهش یابد، قیمت ها هر روز بالا خواهد رفت و این واقعیتى است که نمى تواند از کانون توجه سیاستگزاران خارج شود. چند سال قبل کلینتون رئیس جمهور آمریکا در ماه اوت ۱۹۹۹ یک دستورالعمل اجرایى صادر کرد و طى آن تاکید کرد که باید کار محققین به سمت جایگزینى سوخت هاى فسیلى با مواد گیاهى به عنوان سوخت و نیز به عنوان مواد خام جهت گیرى شود. با توجه به این نگرانى ها، تلاش مهندسین بیوشیمى براى کشف چگونگى رشد پلاستیک گیاهى از دو جهت سبز است: یکى اینکه قابل ساخت از منابع تجدیدپذیر است و دیگر اینکه اساساً پلاستیک تولیدى پس از دور ریختن قابل تجزیه بیولوژیکى است.

تولید پلاستیک از گیاهان

در انتهاى جاده اى سنگلاخى در ایالت آیواى مرکزى، یک کشاورز در افق، به جایى خیره شده است که تا چشم کار مى کند گیاهان بلند و برگ دار ذرت قرار دارند و زیر نسیم موج مى زنند. او لبخندى مى زند زیرا چیزى در مورد کشتزارش مى داند که کمتر کسى از آن آگاه است چون نه فقط دانه هاى ذرت در سنبله آن رشد مى کنند بلکه گرانول هاى پلاستیک نیز در ساقه و برگ هاى آن تولید مى شوند.
به نظر مى رسد که ایده رشد دادن پلاستیک «که در آینده نزدیک قابل حصول است» جالب تر از ساخت پلاستیک ها در کارخانجات پتروشیمى باشد. در این کارخانجات هر ساله حدود ۲۷۰ میلیون تن نفت و گاز مصرف مى شود. در واقع سوخت هاى فسیلى علاوه بر انرژى، مواد اولیه را نیز براى تبدیل نفت خام به پلاستیک هاى معمولى از قبیل پلى استایرن، پلى اتیلن و پلى پروپیلن فراهم مى کنند. کاربرد پلاستیک ها در تمام شئونات زندگى، گسترده شده است و نمى توان روزى، زندگى بدون پلاستیک را تصور کرد چون از بطرى هاى شیر و نوشابه گرفته تا لباس و قطعات خودرو از پلاستیک هستند، گرچه این تولید زیاد پلاستیک ها اساساً زیر سئوال رفته است. انتظار مى رود منابع شناخته شده ذخیره جهانى نفت تا ۸۰ سال دیگر تمام شوند و این در مورد گاز طبیعى ۷۰ سال و براى زغال ۷۰۰ سال است، اما تاثیرات اقتصادى کاهش این منابع خیلى زودتر فرا خواهد رسید. وقتى منابع کاهش یابد، قیمت ها هر روز بالا خواهد رفت و این واقعیتى است که نمى تواند از کانون توجه سیاستگزاران خارج شود. چند سال قبل کلینتون رئیس جمهور آمریکا در ماه اوت ۱۹۹۹ یک دستورالعمل اجرایى صادر کرد و طى آن تاکید کرد که باید کار محققین به سمت جایگزینى سوخت هاى فسیلى با مواد گیاهى به عنوان سوخت و نیز به عنوان مواد خام جهت گیرى شود. با توجه به این نگرانى ها، تلاش مهندسین بیوشیمى براى کشف چگونگى رشد پلاستیک گیاهى از دو جهت سبز است: یکى اینکه قابل ساخت از منابع تجدیدپذیر است و دیگر اینکه اساساً پلاستیک تولیدى پس از دور ریختن قابل تجزیه بیولوژیکى است.

جداسازي و كشت پروتوپلاست چغندرقند و توليد بافت باززا در شرايط درون شيشه

بهره برداري از توان باززايي گياه كامل توسط يك سلول گياهي مي تواند موجب وسعت عمل در انتخاب و انتقال مزرعه آزمايشي به روي ميز كار آزمايشگاه گردد. به نژادگر مي تواند با استفاده از يك گرم بافت گياهي تعداد 10⁵×23 پروتوپلاست گياهي را در يك ميلي ليتر محلول شناور سازد و مطالعات گوناگوني را به اجرا بگذارد. بررسي جداسازي و كشت پروتوپلاست لاينهاي چغندرقند شامل انتخاب محلول آنزيمي، بافت مناسب كه بتواند منشا پروتوپلاست باشد و نيز روش خالص سازي و كشت پروتوپلاست بوده است. بافت مزوفيل برگ داراي كلروپلاست و نيز بافت سوسپانسيون سلولي فاقد كلروپلاست و داراي قدرت باززايي زياد در اين بررسيها به كار گرفته شد.

نخستين رقم ملي سيب زميني به نام ساوالان در اردبيل رونمايي و معرفي شد

نخستين رقم ملي محصول سيب زميني به نام "ساوالان" روز سه شنبه با حضور معاون توليدات گياهي وزير جهاد كشاورزي و جمعي از توليدكنندگان اين محصول از سراسر كشور در حاشيه همايش ملي سيب زميني در مجتمع فرهنگي و هنري كوثر اردبيل به طور رسمي رونمايي و معرفي شد. به گزارش خبرنگار ايرنا، اين رقم ملي سيب زميني كه حاصل ‪ ۹سال تلاش تحقيقاتي پژوهشگران ايراني است در موسسه تحقيقات ، اصلاح و تهيه نهال و بذر سازمان ترويج ، آموزش و تحقيقات كشاورزي تحت نظارت سازمان جهاد كشاورزي استان اردبيل توليد شده و به عنوان رقم ايراني در مزارع كشور كشت خواهد شد. والدين اين رقم سيب زميني از نوع ‪ ۹۱/۶۱۲۲و ‪ ، ۸۸/۰۵طول دوره رشد آن ‪۱۳۰ روز و از نوع بوته بلند با گلهايي به رنگ بنفش است. رنگ گوشت و پوسته اين رقم سيب زميني زرد و بافت آن از نوع آردي با ميزان درصد قند پايين است. مقاومت بالا در برابر بيماري‌هاي ويروسي و متوسط عملكرد بالاي ‪ ۴۰تن در هر هكتار از جمله ويژگيهاي منحصر به فرد اين رقم توليد شده سيب زميني ايراني است. معاون وزير جهاد كشاورزي در آيين رونمايي اين رقم سيب زميني گفت: متوسط توليد اين رقم هشت تن بيشتر از رقم آگريا در هر هكتار و متناسب با شرايط آب و هوايي كشورمان است. به گزارش خبرنگار ايرنا ، محمدرضا جهانسوز با اشاره به توليد انبوه بذر اين رقم در آينده‌اي نزديك افزود: به زودي رقمهاي ايراني جديد سيب زميني كه هم‌اكنون مراحل نهايي توليد را طي مي‌كنند، پس از تاييد در مراكز علمي معتبر معرفي خواهد شد. استان اردبيل از نقاط بسيار مهم كشت سيب‌زميني در ايران محسوب مي‌شود و حدود يك ششم از محصول توليدي سيب‌زميني در كشور در اين استان توليد مي‌شود. سالانه بطور متوسط ‪ ۲۳هزار هكتار زمين در اين استان به كشت محصول سيب زميني مي‌رود كه از اين اراضي بيش از ‪ ۷۰۰هزارتن محصول برداشت و در بازار مصرف عرضه مي‌شود.

منبع: مرکز مقالات کشاورزی

بیوتکنولوژی گیاهی BT معرفی بانک ژن

یکی از مهمترین و کاربردی ترین استفاده های مهندسی ژنتیک در کشاورزی تراریزش یا انتقال ژن و تولید گیاهان و جانواران تراریخته transgenic Plant می باشد .

بر اساس گزارشات سازمان ملل ، حدود ۸۰۰ ملیون نفر از جمعیت جهان ( ۱۴ در صد ) دچار نفر فقر غذایی هستند که تا سال ۲۰۲۰ به یک میلیارد نفر خواهد رسید.از سوی دیگر ، بشر با استفاده نسبتا کامل از منابع و امکانات موجود ، امروزه برای افزایش تولیدات کشاورزی با محدودیت منابع موجه است .در این راستا ، فناوری زیستی یا بیوتکنولوژی – کشاورزی افقی روشن در برابر دیدگان ما می گشاید . تا شاهد دومین انقلاب سبز باشیم .

پیچیده ترین شاخه بیوتکنولوژی ؛ مهندسی ژنتیک Genetic Inginearing ، می باشد که روشهای مبتنی بر ژنتیک سلولی ملکولی ، نشانگرهای ملکولی ، کشت سلولی بافت ، میکروبیولوژی و بیوشیمی را در بر می گیرد . به طور کلی مهندسی ژنتیک شامل استفاده از روشهای انتخاب ژن مورد نظر ، جداسازی ، خالص سازی ، تکثیر و انتقال ژن ها و ارزیابی بروز آنها در موجود زنده می باشد .

به یک سلول گیاهی و تولید گیاهان تراریخته T-DNA انتقال چند

به خاطر انتشار ژنهای مقاومت به آنتیبیوتیک در طبیعت یا فرار ژنهای مقاومت به علفکش به گونههای علفی وحشی، دانشمندان به دنبال راهحلهایی برای تولید "گیاهان تراریخته عاری از نشانگر"هستند.
این گیاهان در ابتدا بر مبنای مقاومت به آنتیبیوتیک و علفکش انتخاب شده ولی در مراحل بعدی دستورزی و رشد گیاهان، نشانگر انتخابی برداشته خواهد شد. روشهای مختلفی برای حذف نشانگر انتخابی از گیاهان تراریخته اولیه پیشنهاد شده است. این روشها شامل استفاده از سیستم نوترکیبی در جایگاه اختصاصی، مثل Cre-lox یا Flp-Frt برای برداشتن نشانگر، "حرکت ترانسپوزونی"نشانگر انتخابی از جایگاه اولیه خود پس از ورود به ژنوم گیاهی، به طور کامل یا به جایگاهی غیر مرتبط که در نسلهای بعدی تفرق یابد، یا بهرهبرداری از چندین T-DNA که در جایگاههای غیر مرتبط وارد شده و در مراحل بعدی تفرق یابند، میشود.

هر کدام از این سیستمها مزایا و معایب خود را دارند. به طور مثال، خروج ژن نشانگر با استفاده سیستم نوترکیبی جایگاه اختصاصی، به ورود آنزیم site-specific recombinase به داخل گیاه به وسیله انتقال ژن یا تلاقی ژنتیکی نیاز دارد. تفرق نشانگرها نیز فقط در نسلهای گیاهان تراریخته رخ داده و محدود به گونه هایی است که به طور طبیعی از طریق بذر تکثیر میشوند و شامل گیاهان با تکثیر رویشی نمیشود.
تحقیقات اولیه درباره الگوی تفرق T-DNA در تومورهای گال تاجی حاکی از آن است که دو T-DNA رمزشده توسط یک پلاسمید Ti نوع octopine میتوانند به طور مستقل و در برخی اوقات در چند نسخه، وارد ژنوم گیاه شوند. آنالیز مولکولی نشان میدهد که این T-DNAها میتوانستند در جایگاههای غیر مرتبط وارد شوند. این نتایج نشاندهنده این موضوع است که انتقال ژن توام برای ادغام تراژنهایی که توسط دو T-DNA مختلف حمل میشوند، امکانپذیر بوده و شاید این T-DNAها در نسلهای بعدی از همدیگر تفرق یابند. در نتیجه سه رهیافت برای انتقال ژن توام استفاده میشود:

پروتوپلاست و جداسازی آن

یاخته های گیاهی علاوه بر غشاء سیتوپلاسمی دارای یک دیواره سلولی از جنس سلولز هستند که به آنها دوام بخشیده ، مانع خرد شدنشان شد ه  و از ورود عوامل بیماری زا وتا حدودی تغذیه حشرات و آفات جلوگیری می کند. پروتوپلاست عبارتست از یک یاخته گیاهی یا باکتریایی که دیواره سلولی آن برداشته شده باشد. گاهی پروتوپلاست یاخته های باکتریایی را اسفروپلاست گویند بنابراین پروتوپلاست شامل غشا ء پلاسمایی و تمام محتویات داخل سلول اعم از شیره سلولی ، اندامک ها و هسته است . بر اساس نظر لانگر(1977) و واسیل(1980) پروتوپلاست جدا شده تنها یک تک یاخته لخت بوده که توسط غشاء پلاسمای احاطه می شود و پتانسیل ایجاد دیواره سلولی، تقسیم سلولی ، رشد و ایجاد یک گیاه کامل را دارا است.

منبع: مرکز مقالات کشاورزی

تفنگ ژنی

اين وسيله پيشرفته مشكلات انتقال ژن از عرض ديواره سلولي را حل كرده است
تفنگ ژني در سال 1979 توسط John Stanford در دانشگاه Cornell ساخته شد و روش جديدي براي آسانتر نمودن انتقال ژن به سلولهاي گياهي كه آن زمان از ويروس ها و يا اگروباكتريوم(پلازميد ‏‏Ti) استفاده مي شد، مطرح ساخت.
امروزه تفنگ ژني موارد استفاده متعددي دارد، اين وسيله انتقال ژن به باكتري ها، مخمرها، سلولهاي پستانداران و مخصوصا سلولهايي كه انتقال ژن به آنها غير ممكن بود را امكان پذير ساخت. اين وسيله بصورت اختصاصي براي انتقال ژن به كلروپلاست بسيار مهم است، زيرا هيچ باكتري يا ويروسي شناخته نشده است تا بتواند كلروپلاست را آلوده نمايد. بنابراين براي انتقال ژن خارجي به كلروپلاست اين روش بسيار مفيد به نظر مي رسد.
سه روش عملي در مهندسي ژنتيك وجود دارد:
1- روش پلازميد. 2- روش وكتور. 3- روش تفنگ ژني(Biolistic).
يكي از شناخته شده ترين اين روشها، روش استفاده از پلازميد است. در اين روش بصورت عمومي از ميكرواورگانيسم هاي تغييير شكل يافته نظير باكترها استفاده مي شود. روش وكتور بسيار مشابه روش پلازميد است، با اين تفاوت كه در اين روش ژنوم مستقيما به يك وكتور ويروسي اضافه شود.
مكانيسم عمل تفنگ ژني:

در حال حاضر بيشتر تحقيقات نانوبيوتكنولوژي بر روي كاربردهاي پزشكي در انسان متمركز شده است. از آنجا كه تمايل به استفاده از فناوري نانو در بخش كشاورزي در حال افزايش است، تحقيقات علوم گياهي با تمركز بر روي ژنتيك گياهي جهت بهبود محصولات به يكي از اهداف ويژه فناوري تبديل شده است.
سلولهاي گياهي از جهات مختلف از سلولهاي حيواني متمايز مي باشند كه مهمترين آنها وجود ديواره سلولي پيرامون سلولهاي گياهي است كه باعث ايجاد نوعي محافظ ساختاري و مكانيكي براي آنها مي‌شود. اين ديواره سلولي عمدتا از پلي ساكاريدها و سلولز ساخته شده است. بدليل وجود اين ديواره، ويروس‌ها هيچ راهي براي ورود به درون اين سلولها ندارند و براي جابجايي وابسته به ايجاد آسيب‌هاي مكانيكي يا دانه هاي آلوده مي‌باشند.

با دستكاري ژن‌ها "گل سرخ" ، گل آبي مي‌شود

عضو هيات علمي موسسه تحقيقات بيوتكنولوژي كشاورزي گفت: با خاموش كردن برخي ژن‌ها و يا انتقال برخي ژن‌هاي ديگر به گل سرخ يا "رز" مي‌توان به گل سرخي به رنگ آبي دست يافت.
دكتر مريم جعفرخاني كرماني روز شنبه در گفت و گو با خبرنگار علمي ايرنا افزود: داشتن رنگ آبي نيازمند ژن مشخصي است كه به علت خاص بودن ‪PH گل رز، توليد آن بسيار مشكل است اما كارشناسان مي‌گويند با خاموش كردن برخي خصوصيات ژنتيكي رز، مي‌توان به رز آبي دست يافت.
به گفته وي جديدترين رنگي كه از گل رز مايل به آبي وجود دارد رنگ ارغواني است كه سخت‌ترين رنگ توليد شده دراين نوع گل است.
وي در خصوص ايجاد رنگ‌هاي تازه در گل‌هاي رز گفت از روش خاموش كردن برخي ژن‌ها و يا بيان كردن برخي ژن‌هاي ديگر، در تمام گل‌ها استفاده مي‌شود، اما توليد رز آبي كاري بسيار مشكل، اما ممكن است.
جعفرخاني كرماني با اشاره به تحقيقاتي كه در نقاط مختلف جهان براي براي توليد رز آبي جريان دارد، گفت: ژن خاصي را از گل اطلسي گرفتند و در حال انتقال به گل رز هستند اما هنوز نتيجه‌اي اعلام نشده است.

کشف ژنی مهم در کنترل روزنه در جهت ایجاد گیاهان مقاوم به خشکی

دانشمندان می گویند به پیشرفتی کلیدی در درک ژن های گیاهان دست یافته اند که می تواند به رویاندن محصولاتی که در برابر خشکسالی مقاوم است منجر شود.
پژوهشگران در فنلاند و آمریکا ژنی را کشف کرده اند که میزان جذب دی اکسید کربن توسط گیاه را تعیین می کند. این ژن همچنین میزان آبی که به صورت بخار از گیاه متصاعد می شود را کنترل می کند.
این کشف می تواند برای تولید مواد غذایی و همچنین کنترل تغییرات آب و هوایی دارای تبعات مهمی باشد.
گیاهان با جذب دی اکسید کربن هوا، نقشی حیاتی در تنظیم شرایط جوی دارند. آنها این گاز را از طریق منفذهای ریزی در برگ ها به نام روزنه جذب می کنند. همین منفذها بخار آب را همزمان با رشد گیاه در هوا متصاعد می کنند

گياهان توليد كننده تار عنكبوت

با وارد كردن ژن تارعنكبوت به سيب زميني و توتون, اين گياهان قادر به توليد مقدار قابل توجهي تار عنكبوت در بافتهاي خود خواهند شد. اگر الياف توليدي از اين روش قابل ريسيدن باشد, ميتوان از آن براي توليد الياف پرقدرت و همچنين الياف قابل تجزيه و غيرسمي استفاده كرد.
"اودو كنراد" و همكاران از موسسه تحقيقات گياهان زراعي و ژنتيك گياهي, نسخه هاي مصنوعي از ژن مولد تارعنكبوت گونه Nephila clavipes را به چند گياه منتقل كرده و مشاهده كردند كه بيش از 2% كل پروتئين اين گياهان را تار عنكبوت تشكيل ميدهد.
ژن مولد تارعنكبوت قبلا به باكتري ها منتقل شده است. اين باكتري ها در محيط غذايي مناسب قادر به توليد تارعنكبوت هستند, ولي لازمه اين عمل تغذيه آنان با گليسين و آلانين, دو اسيد آمينه گران قيمت است. با روشي مشابه, اين ژن به بز منتقل شد كه در نتيجه پروتئين مربوطه در شير آن يافت شد.
محققين هزينه توليد تارعنكبوت از گياهان تغيير يافته ژنتيكي را 10 تا 50 درصد هزينه مشابه در مورد باكتري تخمين ميزنند, مضاف بر اين كه گياهان قادرند اسيد آمينه مورد نياز خود را از مواد خام ارزان قيمت تهيه كنند.

غذاهای تراریخته: آری یا نه؟

شرکت بین المللی مطالعات بازاریابی سینوویت بر اساس یک نظر سنجی اعلام کرد 62% مردم افریقای جنوبی که با غذاهای تراریخته آشنایی دارند معتقدند استفاده از هر چیزی که بتواند طعم غذا را بهبود بخشد بلامانع است. این در حالی است که 89% یونانی های آشنا به غذاهای تراریخت معتقدند این نوع محصولات ممکن است برای سلامتی مضر باشد.
غذاهای تراریخت به موضوعی بحث برانگیز بین دانشمندان، سیاستمداران، و رسانه ها تبدیل شده است. اما موسسه سینوویت برای اینکه روشن شود عامه مردم در این باره چه فکر می کنند، شرکت سینوویت پاسخهای دریافتی از 3127 نفر از کشورهای آفریقای جنوبی، یونان، اندونزی، لهستان، و سنگاپور را بررسی کرد.
بر اساس این نظرسنجی، میزان شناخت عمومی از غذاهای تراریخت پراکندگی زیادی دارد: 84% مردم یونان اطلاعاتی کلی درباره غذاهای تراریخت دارند، حال آنکه 92% اندونزیایی ها چیزی درباره آن نشنیده اند. اکثریت پاسخ دهندگان افریقای جنوبی و لهستان هم با این پدیده آشنا هستند؛ در حالی که 65% سنگاپوری ها از آن اظهار بی اطلاعی می کنند.

راهكارهاي زيست فناوري موز را از خطر انقراض نجات ميدهد

دانشمندان مركز تحقيقات كشاورزي كانتربوري (وابسته به موسسه Crop & Food Research) در زلاندنو معتقدند با روشي مشابه آنچه براي توليد سيب زميني مقاوم به بيماري به كار برده اند, قادر به نجات موز از خطر انقراض هستند.
"مقبول احمد" از موسسه مزبور, معتقد است امكان توليد موز مقاوم به بيماري "لكه سياه موز" با كمك دستكاري ژنتيكي ميسر است. متخصصان بر اين باورند كه اين بيماري ميتواند موز را ظرف 10 سال آينده منقرض كند.
شركت Crop and Food اخيرا موفق به توليد سيب زميني مقاوم به آفات شده است. اين رقم سيب زميني در ماه اكتبر (آبان-آذر) آينده به بازار ارائه ميشود.

ساخت واكسن گیاهی از تنباكو

گزارش های دریافتی (۲۸ ژانویه ۲۰۰۶)حاكی از آن دارد كه گروه پژوهشی لابراتوار بیوتكنولوژی دانشگاه توماس جفرسون در فیلادلفیای آمریكا در حال پژوهش روی راه حل نهایی ساخت واكسن ضد سرطان كلوركتان- سرطان كلون و ركتوم- از گیاه ترانس ژنیك (تراریخته) تنبیاكو هستند.
این گروه پژوهشی از مدت ها پیش فعالیت خود را روی ساخت واكسنی از گیاهان خوراكی متمركز كرده است، چرا كه پژوهشگران این گروه معتقدند گیاهان خوراكی و البته ارزان و قابل دسترس می توانند وسیله بسیار خوبی برای ساخت انواع آنتی ژن ها (واكسن ها) بوده و پس از تزریق و یا مصرف به صورت خوراكی سیستم ایمنی را در مقابل عوامل بیماری زا یا پاتوژن ها فعال كرده و بدن را از گزند بیماری ها مصون دارند.
دكتر هیلاری كوپروفسكی ،سرپرست گروه معتقد است: «واكسن های تهیه شده از گیاهان در مقایسه با واكسن های رایج بسیار ارزان تر، كم خطرتر، سالم تر و مؤثرتر بوده و مهمتر از همه این كه امكان استفاده از این واكسن ها، به جهت ارزان بودن آنها، در همه كشورهای جهان حتی در كشورهای فقیر نیز موجود است. در واقع با ساخت این واكسن های گیاهی، استفاده از واكسن از حالت اعضا خارج شده و همه كشورها به واكسن های جدید دسترسی پیدا می كنند.»

نشانه‌گذاری فرآورده‌های تغییر ژنتیکی یافته

بحث در مورد محصولاتی که دستکاری ژنتیکی شدند، هر از گاهی در آلمان بالا می‌گیرد. این‌بار بحث بر سر زمین‌های زراعی است که روی آنها بذر گیاهانی که دستکاری ژنتیکی شده‌اند، کشت می‌شوند. و اینکه تمامی محصولات و فرآورده‌های که به نوعی با دستکاری ژنتیکی در ارتباطند باید علامت گذاری شوند.
استدلال: مصرف کننده حق دارد بداند چه مصرف می‌کند. اینجاست که برخی معتقدند‌، اگر بناست بر سر تمامی محصولات غذایی که در آلمان مصرف می‌کنیم بحث کنیم، باید سر هر وعده غذایی روزانه جدل کنیم!
جالب اینجاست که نه فقط مخالفان دستکاری ژنتیکی گیاهان که عده‌‌ای از موافقان این کار هم طرفدار تصویب قانون نشانه‌گذاری هستند. این گروه معتقدند با علامت‌گذاری فرآورده‌های که به نوعی با دستکاری ژنتیکی ارتباط دارند، نشان‌ می‌دهید که حتی اگر مصرف‌کننده نخواهد از این محصولات استفاده کنند، گزینه دیگری برایش نمی‌ماند. چون فرآورد‌های بسیاری، به نوعی دستکاری ژنتیکی شده‌اند.
لیلا کنوپل Leila Knüppel خبرنگار دویچه‌وله که مدتی روی این مسئله تحقیق کرده، نظر دیگری دارد. تحقیق او نشان می‌دهد بر خلاف آنچه ادعا می‌شود، تکنیک دستکاری ژنتیکی گیاهان فقط شامل چند گونه محدود می‌شود. مساحت زمین‌های زراعی هم که روی آنها بذر این گونه‌ها کشت داده می‌شود، آنقدر گسترده نیست.

نانوبیوتکنولوژی

مطالعه و ایجاد ارتباط بین بیولوژی مولکولی ساختاری و نانوتکنولوژی مولکولی یا بکارگیری پتانسیل بالقوه بیولوژی در ساخت و سازماندهی ساختارهای پیچیده با استفاده از مواد ساده و با دقت در حد اتم.

تلفیق بیوتکنولوژی با فناوری نوظهور نانوتکنولوژی ، مباحث جدیدی را بین محققان ، هم در سطح دانشگاهی و هم در حوزه صنعت بوجود آورده است. نتیجه این تلفیق ، ظهور بیونانوتکنولوژی به عنوان یک زمینه تحقیقاتی بین رشته‌ای است که به سرعت در حال رشد و توسعه است و با مقوله علم و مهندسی در سطح مولکول ارتباط دارد. تنها تفاوتی که بین بیونانوتکنولوژی و بیوتکنولوژی وجود دارد این است که طراحی و ساخت در مقیاس نانو جزء لاینفک پروژه‌های بیونانوتکنولوژی است در حالی که در پروژه‌های بیوتکنولوژی ، نیازی به فهم و طراحی در حد نانو نیست.

بیونانوتکنولوژی یک حوزه نوین ناشی از تلفیق علوم زیستی و مهندسی در حوزه نانو است که افقهای جدیدی را در زمینه ساخت و توسعه سیستمهای تلفیقی بوجود آورده و محققان را امیدوار کرده است که بتوانند از این تلفیق ، در ساخت نانوساختارهایی استفاده کنند که در آنها از مولکولهای بیولوژیکی به عنوان اجزای سیستم مورد نظر استفاده شود. به عنوان مثال ، از استراتژی طراحی بیولوژیک مثلا ، حالت زیپ مانند مولکول دورشته‌ای DNA بتوانند در ساخت چارچوب های جداشدنی و الگویی برای چینش Assembly پایین به بالای فرآیندی که طی آن ، سازماندهی مولکولی ، بدون دخالت نیروی خارجی صورت می‌گیرد مواد معمول‌تر استفاده کنند.