استفاده از روشهای نوین اصلاح نباتات در بهبود عملكرد

اهلی نمودن گیاهان یكی از مهمترین وقایع كشاورزی در دنیای جدید است هدفهای كلی اصلاح نباتات افزایش عملكرد در واحد سطح بهتر نمودن كیفیت محصولات كشاورزی و تولید مواد اولیه مورد نیاز جوامع انسانی است

● اصلاح نباتات :

اهلی نمودن گیاهان یكی از مهمترین وقایع كشاورزی در دنیای جدید است. هدفهای كلی اصلاح نباتات افزایش عملكرد در واحد سطح بهتر نمودن كیفیت محصولات كشاورزی و تولید مواد اولیه مورد نیاز جوامع انسانی است. ارقام و واریته‌های اصلاح شده گیاهان زراعی و زینتی هر ساله از كشوری به كشور دیگر انتقال داده می‌شود. بدین طریق كیفیت و كمیت محصولات كشاورزی افزایش یافته و احتیاجات فراورده‌های زراعی رفع می‌شود. در اغلب گیاهان یك یا چند ژن باارزش اقتصادی فراوان دارد. ژنهایی كه حساسیت و مقاومت گیاهان را نسبت به امراض و آفات كنترل می‌كنند در اولویت برنامه‌های اصلاح نباتات قرار دارند. هدف اصلاحگر نبات نباید در توسعه روشهای معمول كشت نباتات اصلاحی منحصر گردد بلكه بایستی همواره در جستجوی تركیبات نو از ژنوتیپهای مطلوب باشد.

هدف اصلاحی نهایی در هر برنامه اصلاحی افزایش عملكرد می‌باشد. در شرایط نا مساعد افزایش عملكرد به طریق اصلاح نباتات به مقدار كم و صرف زمان طولانی ممكن است ژنهای كنترل كننده عملكرد برای بروز حداكثر پتانسیل خود به عوامل محیطی تولید وابسته می‌باشند. به طور كلی عمدترین اهداف اصلاح نباتات را می‌توان در عناوین زیر خلاصه می‌شود.

۱) بهبود كیفیت

كیفیت خصوصیتی است كه باعث افزایش ارزش محصول می‌شود كیفیت در جائی ممكن است به ارزش غذایی یك غله یا طعم و بافت یك میوه تلقی شود. كیفیت جزء مهمی از هر برنامه اصلاح نباتات محسوب می‌شود. به عنوان مثال ژنوتیپهای مختلف گندم آرد تولیدی حاصل از آن را تحت تاثیر قرار داده و نهایتاً حجم و بافت و رنگ نان را مستقیماً تحت تاثیر قرار می‌دهد. بهرحال در گیاه اصلاح شده از لحاظ پروتئین و اسیدهای آمینه ممكن است متفاوت باشد. در اهداف تولید نباتات علوفه‌ای توجه به كیفیت علوفه همواره مسئله خوش‌خوراكی و ارزش تغذیه‌ای را در بردارد در گیاهان زینتی كیفیت مفهومی جدا از گیاهان زراعی دارد. خصوصیات كیفی در گلهای زینتی عمدتاً همچون شكل ظاهر، شدت و میزان عطر ساطع شده و وجود و عدم وجود تیغ، تعداد گلبرگ را شامل می شود. در میوه ها و محصولات انباری كه طیف وسیعی از میوه جات و سبزیجات را در بر می گیرد كیفیت معمولاًَ به مقاوم و ماندگاری خصوصیات بیوشیمیایی محصول انبار شده در برابر تغییرات طولانی مدت محیط فیزیكی را شامل می شود. خصوصیات انباری از مهمترین شاخصهای اقتصادی را شامل می شودكه با بازار پسندی محصول ارتباط مستقیمی دارد.

۲) افزایش تولید در واحد سطح:

افزایش تولید در واحد سطح و استفاده از ژنوتیپهای مفید و مطلوب در هر منطقه آب و هوایی از دیگر اهداف اصلاحگران نباتات می باشد. عملكرد گیاه در واحد سطح منعكس كننده برآیند همه اجزا گیاه می باشد. بهرحال همه ژنوتیپهای تولید شده دارای عكس العمل فیزیولوژیكی و ژنتیكی یكسانی در شرایط مختلف نیستند. عملكرد صفتی پیچیده است كه تحت تاثیر اثر متقابل ژنوتیپ و محیط می باشد.

۳) مقاومت به آفات و بیماری:

برای دستیابی به حداكثر تولید، مقاوم بودن به آفات و بیماریها ضروری است علفهای هرز، حشرات بیماریهای باكتریایی و ویروسی در مقاطع مختلف از مرحله رشد گیاه بیشترین خسارت را به محصول وارد می‌كند. اصلاحگران همراه سعی بر دستیابی به گیاهان را دارند كه حاوی ژنهای مطلوب به مقاومت به آفات و بیماریها هستند. علت مقاوم بودن بعضی از واریته‌ها را به مكانیزم فیزیولوژیكی فعال در برابر حمله آفات می‌دانند به عنوان مثال تركیبی به نام فیتوالكین در لوبیا همراه در هنگام شیوع بیماری فوزاریوم از گیاه ترشح می‌شود كه باعث بلوكه 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 كشاورزان نوید بخش است. مقاوم منجر به سرشكست شدن بسیاری از هزینه‌های تحمیلی به كشاورزان و بی‌نیاز شدن به فعالیتهایی همچون سمپاش و آلودگی محیط زیست و مسائل باقیمانده سموم در بافت گیاهان زراعی با مصرف خوراكی می‌گردد.

۴) مقاومت به تنشهای محیطی

مقاومت از جمله عمده‌ترین اهداف اصلاح نباتات می باشد. بیشتر تولیدات در مناطق نامساعد سرما و شوری حاصل می شود. و گیاه مجبور است برای تولید كافی با این شرایط نامساعد مقابله كند بعضی از واریته‌های گیاهان در شرایط نامساعد محیطی و فقر حاصلخیزی خاك قادر هستند مقدار مناسبی محصول را در واحد سطح تولید كنند فلذا شناسایی ژنوتیپهای مقاوم به تنشهای محیطی از اصلی‌ترین راهكارهای مناسب برای رفع معضل مذكور می‌باشد.

● تولید گیاهان هاپلوئید و دابل‌هاپلوئیدی

تولید هاپلوئید و سپس دو برابر نمودن كروموزمهای آن به ایجاد دابل هاپلوئید می‌انجامد كه سریعترین روش دستیابی به اینبریدینگ كامل در طی یك مرحله می‌باشد. در روشهای متداول بهنژادی گزینش داخل نتاج به عنوان یك معضل اصلاح‌كنندگان محسوب می‌شود زیرا تعداد جمعیتهای و مزارع مختص ارزیابی هر سال افزایش می‌یابد. مهمترین روشهای القائی تولید هاپلوئید عبارتند از:

۱) میكروسپور (آندوژنز)

۲) كشت گلچه

۳) كشت بساك، تخمك (ژینوژنژ) كشت تخمك، دورگ‌گیری بین گونه‌ای

تولید هاپلوئید به روش میكروسپور یكی از كاراترین و معمولترین روش ایجاد هاپلوئید می‌باشد میكروسپور دانه گرده‌ای است كه در مرحله ابتدائی نمو در محیط كشت، گیاهچه هاپلوئید را بوجود می‌آورد، كشت بساك نیز معمولترین فرم كشت گرده است كه بساكها در مرحله نموی تك هسته‌ای انتخاب می شود. تولید گیاهان هاپلوئید به تعداد زیاد به روش كشت بساك بستگی دارد. ایجاد هاپلوئید گندم توسط تلاقی گندم? ارزن و گندم ? ذرت امكانپذیر می‌باشد.

تكنیكهای دو برابر كردن مجموعه كروموزمی (ژنوم) هاپلوئید‌ها برای تهیه گیاهان صد در صد خالص (دابل هاپلوئید) نقش اساس را ایفا می‌كند. مكانیزمهای دو برابر شدن ژنوم میكروسپوربه 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.

كل‌شی‌سین مهمترین عامل شیمیایی دو برابر نمودن كروموزومی است كه در سطح وسیعی بكار می رود. كل‌سی‌سین بازدارنده رشته های دوكی شكل وعمل كننده در سلولهای در حال تقسیم گیاهان می باشد. به ططور دقیق تر كل‌شی‌سین از تشكیل میكرو بتولها از طریق پیوند با زیر واحد پروتئین میكروبولی ها به نام تیوبولین ممانعت می كند لذا كروموزمها در مرحله متافاز یك جا وارد یك سلول می گردند كه نتیجتاًَ تعداد كروموزوم سلول حاصل از تقسیم دو برابر می گردد. گیاهان هاپلوئید در تعدادی از گونه های زراعی شامل پنبه، توت فرنگی ، گوجه فرنگی، جو و توتون و سیب زمینی و برنج و گندم و بعضی از گیاهان دیگر تولید شده اند.

● اینتروگرسیون :

فرایند اینترگرسیون ، به معنای وارد كردن قسنتی از مواد ژنتیكی یك گونه به گونه دیگر می تواند توسط تلاقی های برگشتی مكرر F۱ بین گونه ای با یكی از والدین انجام می شود. در اكثر موارد از اینتروگرسیون به منظور انتقال ژنهای مقاوم به بیماری از سایر گونه ها به گونه های زراعی كه فاقد ژن مقاوم هستند استفاده می شود.

● اصلاح گیاهان با استفاده از موتاسیون :

به نظر می رسد تنوع ژنتیكی حاصل از موتاسیون مصنوعی با تنوع حاصل از موتاسیون طبیعی یكسان باشد. بنابراین اصول اساسی استفاده از تنوع حاصله از موتاسیون مصنوعی ?ا تنوع حاصل از موتاسیون طبیعی یكسان است. اصلاح كننده بایستی با عوامل موتاژن كاربرد آنها و نحوه ایجاد موتاسیون آشنا بوده و به تشخیص گیا هان موتانت قادر و امكانات و وسایل لازم را دارا باشد. به طور كلی دو عامل فیزیكی و شیمیایی در ایجاد موتاسیون دخالت دارند موتاژنهای فیزیكی شامل اشعه ایكس ، گاما، نوترون و UV می باشد. اكثراًَ‌اصلاحگران به این موتاژنها دسترسی ندارند لذا از مواد شیمیایی عمدتاًَ استفاده می كنند.

● هیبریداسیون :

هیبریداسیون یكی از ابزارهای متداول اصلاح نباتات كلاسیك می باشد كه در واقع به تلاقی بین دو واریته برای دستیابی به ژنوتیپ برتر اطلاق می شود. یك برنامه هیبریداسیون ممكن است به واریته های داخل یك گونه یا بین والدین چند جنس مختلف صورت پذیرد. اصلاحگران بعد از هیبریداسیون در جستجوی ژنوتیپهای برتر هموزیگوت نیست بلكه سعی می كنند كه مجموعه ای از ژنهای را انتخاب كنند كه دارای اثر متقابل ژنتیكی مفید و اثرات هتروزیس هستند. وجود پدیده هیبریداسیون امكان انتقال ژنهای مفید از یك گونه به گونه دیگر را فراهم می كند. 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 F۱ كه برای استفاده تجاری تولید می شوند اطلاق می شود یكی از روشهای هیبریداسیون ، دابل كراس می باشد كه به خوبی نتایج مطلوب پیامد خود را به ثبات رسانده است .

● كشت بافت گیاهی :

كشت بافت فرایندی است كه در آن قطعات كوچكی از بافت زنده از گیاهی جدا شده و به مدت كشت نا محدودی در یك محیط مغذی رشد داده می شود. برای انجام كشت سلولی موفق بهترین حالت آن است این عمل با كشت بخشی از گیاه كه حاوی سلولهای تمایز نیافته است آغاز می شود زیرا چنین سلولهایی می تواند به سرعت تكثیر یابند. قطعات گیاه در محیط كشت می تواند به طور نا محدودی رشد كرده و توده سلولی تمایز نیافته به نام كالوس می كنند بر اینكه سلول گیاهی نمو كند و به كالوس تبدیل شوند لازم است كه محیط كشت حاوی هورمونهای گیاهی مانند اكسین، سیتوكسین و جبیرلین باشد

---