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.
مهندسی ژنتیک گیاهی: مهندسی ژنتیک گیاهی در رابطه با انتقال قطعهای 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 مؤفق به کسب جایزه نوبل شدهاند، پایهگذاری شدهاست .مهندسی ژنتیکی یک علم افسانهای به نظر میرسد. اما امروزه در سطح وسیع در صنایع بیوتکنولوژی و آزمایشگاههای تحقیقاتی دانشگاهی انجام میگیرد. تکنیکهای مورد استفاده در این عمل به خوبی تعریف شدهاست. اما بسیاری از ادعاها در مورد مهندسی ژنتیک چندان درست نمیباشد. در این مقاله چگونگی کاربرد تکنیکهای مهندسی ژنتیک و مثالهای مربوطه توصیف شدهاست. 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 آمدهاست . ۱- مهندسی ژنتیک در گیاهان چگونه صورت میگیرد: دانشمندان معمولاً از مهندسی ژنتیک در عالم طبیعت در انجام کارهایشان الگو برداری میکنند. مهندسی ژنتیک در عالم طبیعت در یک باکتری خاکزی تحت عنوان آگروباکتریوم تاموفاشین را به کار رفتهاست. این باکتری شامل یک DNA حلقوی کوچک و آزاد بنام پلاسمید میباشد 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 میکنند. 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 میدهند و ایجاد یک قطعه DNA باز میکنند سپس این پلاسمید باز شده را در مجاورت ژن مطلوب قرار داده و با یکدیگر ادغام میکنند 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 میشوند، 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.
ღ♥♥ღ♥ღشاد ترين مردم لزوماً بهترين چيزها را ندارند؛