پیوندها

اصلاح نباتات 

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 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.

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.

منوی اصلی

امکانات