سه شنبه ٠٣ ارديبهشت ١٣٩٨


  چاپ        ارسال به دوست

اينتروگرسيون

اینتروگرسیون:
فرایند اینترگرسیون، به معنای وارد کردن قسمتی از مواد ژنتیکی یک گونه به گونه دیگر می تواند توسط تلاقی های برگشتی مکرر F1 بین گونه ای با یکی از والدین انجام می شود. در اکثر موارد از اینتروگرسیون به منظور انتقال ژنهای مقاوم به بیماری از سایر گونه ها به گونه های زراعی که فاقد ژن مقاوم هستند استفاده می شود.

اصلاح گیاهان با استفاده از موتاسیون:
به نظر می رسد 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 گیاهان 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 می باشد. اکثرا اصلاحگران به این موتاژنها دسترسی ندارند لذا از مواد شیمیایی عمدتا استفاده می کنند.

هیبریداسیون:
هیبریداسیون یکی از ابزارهای متداول اصلاح نباتات کلاسیک می باشد که در واقع به تلاقی بین دو واریته برای دستیابی به ژنوتیپ برتر اطلاق می شود. یک برنامه هیبریداسیون ممکن است به واریته های داخل یک گونه یا بین والدین چند جنس مختلف صورت پذیرد. اصلاحگران بعد از هیبریداسیون در جستجوی ژنوتیپهای برتر هموزیگوت نیست بلکه سعی می کنند که مجموعه ای 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 می کند. هیچ پدیده ای در علم اصلاح نتوانسته تاثیر ی مانند واریته های هیبرید روی افزایش مواد غذایی در دنیا بگذارد. واریته های هیبرید به جامعه F1 که برای استفاده تجاری تولید می شوند اطلاق می شود یکی از روشهای هیبریداسیون، دابل کراس می باشد که به خوبی نتایج مطلوب پیامد خود را به ثبات رسانده است .

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 می شود. برای انجام کشت سلولی موفق بهترین حالت آن است این عمل با کشت بخشی از گیاه که حاوی سلولهای تمایز نیافته است آغاز می شود زیرا چنین سلولهایی می تواند به سرعت تکثیر یابند. قطعات گیاه در محیط کشت می تواند به طور نا محدودی رشد کرده و توده سلولی تمایز نیافته به نام کالوس می کنند 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 بافت های سلولی:
1- تولید مواد شیمیایی
گیاهان به عنوان منبع مهمی از مواد پیشتاز فراورده هایی که در صنایع مختلف مانند داروسازی، صنایع غذایی و آرایشی و بهداشتی و کشاورزی مورد استفاده اند.
2- گیاهان عاری از عوامل بیماریزایی گیاهی
غلات ممکن است توسط گونه های زیادی از آفات میکروبی، ویروس، باکتریائی و قارچی آلوده می شوند. این آلودگیها تا حد زیادی موجب کاهش تولید فراورده کیفیت آن و توان گیاه می شوند. آلودگی در درختان میوه بازده محصول را تا 90% کم می کند. اساس به دست آوردن گیاهان بدون ویروس کشت مریستم انتهایی آنهاست با کشت قطعه کوچکی از مریستم می توان کالوس بدون ویروس تهیه کرد.
مواد گیاهی که از طریق کشت بافت تکثیر می شوند تغییرات ژنتیکی بالایی را نشان می دهند. زمانی که از کشت کالوس مرتبا زیر کشت گرفته شود گیاهان حاصل سطح پلوئیدی متفاوتی را نشان می دهند و همینطور که بحث خواهد شد این تغییرات ناشی از کشت بافت می تواند 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 می شود در این مورد ممکن نیست اما با هم در هم آمیختگی و الحاق پروتوپلاست گیاه مربوطه می توان 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 می شود که باعث تسریع در ترکیب پروتوپلاسها می گردد. از روش دیگری به نام امتزاج الکتریکی نیز می توان استفاده کرد .در این روش چسبندگی پروتوپلاسها در یک میدان الکتریکی غیر یکنواخت به وقوع می پیوندد و در هم آمیختگی هنگامی روی می دهد که ضربان یا تناوب کوتاهی از جریان مستقیم به کار برده می شود پس از در هم آمیختگی مجموعه های ژنی هسته و سیتوپلاسم مجددا باهم ترکیب می شوند و در نتیجه آرایش جدیدی از تر کیب ژنها به وجود می آید.

تغییر در تعداد و ساختار کروموزوم (مهندسی کروموزوم):

اتو پلی پلوئیدی:
اتوپلیئیدی در طبیعت به عنوان مکانیسمی برای بهبود اطلاعات ژنتیکی اتفاق می افتد. اتوتترا پلوئید است و ارقام تجاری موزوبعضی از سیب ها اتوتریلوئیدهستند. در بعضی گونه های 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 سیب های دیپلوئید میوه های بزرگتری می دهند از اتوپلی پلوئیدی برای تولید میوه و گلهای بزرگ نیز استفاده شده است. در برنامه های اصلاحی اتو پلوئیدهای مصنوعی دو هدف مهم در نظر گرفته می شود:
1)تولید یک ژنوتبپ یا ترکیبی از ژنوتیپها که برتر از بهترین دیپلوئیدها در بعضی از صفات مهم باشند
2)افزایش باروری در نباتات بذری

2-آلوپلوئیدی:
بنا به تعریف یک گیاه آلوپلوئید از ترکیب و دو برابر نمودن دو یا چند ژنوم متفاوت تولید می شود .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 می شود. آلوپلوئیدها غالباً تتراپلوئید یا هگزا پلوئید بوده واز ترکیب ژنومهای دو وسه گونه دیپلوئید به وجود می آید .گندم بهترین نمونه آلوپلوئیدی در غلات است. گونه های گندمی که دارای 21 جفت کروموزم هستند از تلاقی بین گونه های تترا پلوئید اهلی و گونه دیپلوئید وحشی به وجود آمده اند.

3-آنیوپلوئیدها:
تغییرات کروموزمی را که شامل یک یا چند کروموزم باشد آنیوپلوئیدی می گویند. 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 می باشد. مارکرهای مولکولی و اخیر نشانگرهای DNA ابزار مناسبی هستند که بر اساس آن می توان جایگاه ژنی و کروموزمی ژنهای تعیین کننده صفات مطلوب را شناسائی کرد. با دانستن جایگاه یک ژن روی کروموزم می توان از نشانگرهای مجاور آن برای تائید وجود صفت در نسلهای تحت گزینش استفاده نمود.
با در دست داشتن تعداد زیادتر نشانگر می توان نقشه های ژنتیکی کاملتری را تهیه نمود که پوشش کاملی را در تمام کروموزمهای گیاهان به وجود می آورد. استفاده از نشانگرها موجب افزایش اطلاعات مفید و مناسب از جنبه های پایه وکاربردی اصلاح نباتات خواهد گردید .
انتخاب به کمک نشانگرهای مولکولی راه حلی است که دست آورد زیست شناسان مولکولی برای متخصصان اصلاح نباتات می باشد در این روش ژن مورد نظر بر اساس پیوستگی که با یک نشانگر ژنتیکی تشخیص داده و انتخاب می شود 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 cm10می‌باشد به طور تجربی نشان داده شده که در این صورت دقت انتخاب 99/75 درصد خواهد بود لذا داشتن نقشه های ژنتیک اشباع که به طور متوسط دارای حداقل یک نشانگر به ازای کمتر از cm10 فاصله روی کروموزمها باشد از ضروریات امر می باشد.
یکی از پایه های اساسی اصلاح نباتات دسترسی و آگاهی از میزان تنوع در مراحل مختلف پروژه های اصلاحی است . به همین جهت نشانگرهای برآورد مناسبی از فواصل ژنتیکی بین واریته های مختلف را نشان می دهند.

مهندسی ژنتیک گیاهی:
مهندسی ژنتیک گیاهی در رابطه با انتقال قطعه ای 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 موفق به کسب جایزه نوبل شده‌اند، پایه‌گذاری شده است .مهندسی ژنتیکی یک علم افسانه‌ای به نظر می‌رسد. اما امروزه در سطح وسیع در صنایع بیوتکنولوژی و آزمایشگاه های تحقیقاتی دانشگاهی انجام می گیرد. تکنیکهای مورد استفاده در این عمل به خوبی تعریف شده است. اما بسیاری از ادعاها در مورد مهندسی ژنتیک چندان درست نمی‌باشد. در این مقاله چگونگی کاربرد تکنیکهای مهندسی ژنتیک و مثالهای مربوطه توصیف شده است. 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 آمده است.
1- مهندسی ژنتیک در گیاهان چگونه صورت می گیرد: دانشمندان معمولاً از مهندسی ژنتیک در عالم طبیعت در انجام کارهایشان الگو برداری می کنند. مهندسی ژنتیک در عالم طبیعت در یک باکتری خاکزی تحت عنوان آگروباکتریوم تاموفاشین را به کار رفته است. این باکتری شامل یک DNA حلقوی کوچک و آزاد بنام پلاسمید می باشد 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 می کنند. 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 می دهند و ایجاد یک قطعه DNA باز می کنند سپس این پلاسمید باز شده را در مجاورت ژن مطلوب قرار داده و با یکدیگر ادغام می کنند 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 می شوند، 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.

منبع:
زراعت و اصلاح نباتات


٢١:١٢ - پنج شنبه ٢ آذر ١٣٩١    /    شماره : ٢٩٤٦    /    تعداد نمایش : ١٧٩٢


نظرات بینندگان
این خبر فاقد نظر می باشد
نظر شما
نام :
ایمیل : 
*نظرات :
متن تصویر:
 

خروج




 © roostanet.ir. All rights reserved.