محققان به نحوه بیماریزایی ویروسها در گیاهان پی بردند.
به گزارش ایانا و به نقل از ساینس دیلی (Science Daily)، یک سازوکار ژنتیکی، ارگانیسمهای ویروس را قادر می سازد تا میزبان خود را گرفتار بیماری سازند.
دکتر مینگ بو وانگ گفت: ویروس موزائیک خیار (CMV) یکی از ویروسهای مخربی است که انواع محصولات غذایی و گیاهان زینتی را نابود می سازد.
وی ادامه داد: ما متوجه شدیم CMV همراه با نوع خاصی از ریزه ویروسی (viral particle) موسوم به ماهواره (satellite) باعث ایجاد لکه های زرد در گیاهان می شود. این کار با تقسیم ژن سازنده کلروفیل انجام می پذیرد. ویروس با جلوگیری از تولید کلوفیل باعث می شود برگها یا زرد شوند یا از توش و توان بیفتند.
وانگ گفت: ما ژن مورد نظر را به دقت شناسایی کردیم. این ژن CHL1 نام دارد.
تاکنون محققان کاملا متوجه نشده بودند چرا ویروسها فقط یک مجموعه کوچک از ارگانیسمهای میزبان را مورد حمله قرار می دهند. اما این کشف نشان می دهد همراهی ژن ماهواره ای CMV باید با ژنهای گیاه میزبان هماهنگ باشد تا سبب بیماری شود. در صورت تحقق این شرط، ژنهای ماهواره ای مانع تشکیل کلروفیل می شوند.
وانگ اظهار داشت: این عمل مثل زیپ یک ژاکت است که در دو طرف قرار می گیرد و تنها در صورت درگیری با طرف دیگر عمل می کند. در اینجا هم نصف ژنهای مورد نظر از ویروس و نصف دیگر از میزبان در کنار هم به کار می افتند و موجب بیماری می شوند.
بنابراین محققان از این پس باید درصدد یافتن ژنهایی در ویروس بیفتند که با توالیهای ژنی معلوم در گیاهان جور هستند و شاید از این راه پی به علل بروز دیگر بیماریهای ویروسی ببرند.
وانگ در ادامه بررسی خود متوجه شد با یک تغییر مختصر در ژن تولیدکننده کلروفیل می توان از جور شدن آن با ژن ویروس جلوگیری کرد، بدون این که به دیگر ابعاد رشد گیاه صدمه وارد شود./
گیاه هزارگل (عشاق الشمس)، نماد عشق و وفاداری
آفتابگردان گیاه بومی آمریکای مرکزی، گرماپسند، دارای برگهای قلبی شکل، ساقه خشن و پوشیده از کرکهای نسبتا زبر است.
گیاهان نور خورشید را خوردنی می کنند. بحث درباره زندگی انسان بدون توجه به گیاهان و نقش آنها کامل نخواهد بود. کشاورزی شناخته شده ترین ارتباط انسان با گیاهان است. شواهد نشان می دهد که انسان از دوازده هزار سال پیش اهلی کردن گیاهان را آغاز کرد. گیاهان نه تنها در ابعاد مادی زندگی انسان بلکه در ابعاد معنوی آن هم نقش دارند.
در اغلب فرهنگها گیاهان را مقدس می دانند، در آیین زردتشت گیاه هَوم(1) گیاه مقدسی است. ایرانیان اسپند را در مناسبتهای مختلف دود می کنند تا چشم بد از آنها دور شود. برخی باور دارند که درخت خرما حرفهای آدمیان را می شنود. بعضی نیز معتقدند که پر سیاوشان از خون به ناحق ریخته سیاوش روییده است. این آدم بود که با وسوسه خوردن یک گیاه از فرمان خداوند سرپیچی کرد. او با خوردن میوه گیاه ممنوعه از بهشت رانده شد و زندگی بشر روی کره زمین را بنیان نهاد.
طبقه بندی علمی
فرمانرو: گیاهان
رده: دولپه ای ها
راسته: گل مینا
خانواده: گل ستاره ای ها
سرده: آفتابگردانها
گونه: H.annuus
نام علمی: Helianthus annuus
گیاه مردم شناسی(2)
امروزه رشته جدیدی متولد شده است که رابطه مردم با گیاهان و تاثیرشان بر زندگی آدمی را در طول تاریخ بررسی می کند. از این دیدگاه، می توان تاثیر کاشت گیاهان مختلف را در مناطق خاص بررسی کرد.
معرفی گیاه آفتابگردان
بین زنبور عسل و گیاه آفتابگردان رابطه تنگاتنگی وجود دارد که از نظر گیاه مردم شناسی قابل بررسی دقیق علمی است.
نامهای فارسی و عربی گیاه: گل آفتابگردان، آفتابگردان، آفتاب گردک، عین الشمس، عاشق الشمس، روزگردک، تنوم، دوّارالشمس و ... .
آفتابگردان گیاه بومی آمریکای مرکزی، گرماپسند، دارای برگهای قلبی شکل، ساقه خشن و پوشیده از کرکهای نسبتا زبر است. ارتفاع گونه های مختلف بین یک تا شش متر متفاوت است. این گیاه در بسیاری از خاکها می روید ولی رشد مطلوب آن در خاکهایی است که دارای اسیدیته (PH) خنثی هستند. به علت داشتن ریشه های طویل نسبت به گیاهان زراعی دیگر، در مقابل خشکی و کم آبی مقاوم است. گل آذین آن به صورت کپه ای است (کلاپرک، کاپیتول، طبق). هر گل آذین در گل آفتابگردان دارای صدها گل می باشد و به این دلیل گل هزارگل است (800- 1500 گل در یک گل آذین). گل آفتابگردان دوجنسی و دارای پرچم (اندام نر: تولیدکننده سلول جنسی نر) و مادگی (اندام ماده: تولیدکننده گامت ماده) است. چون این اندامها در زمانهای متفاوت بالغ می شوند، گیاه خودلقاح نیست و گرده افشانی آن توسط پرندگان، حشرات و بویژه زنبورها انجام می گیرد.
رابطه آفتابگردان با زنبور عسل
سازگاری تکاملی متقابل بین گیاهان و جانوران گرده افشان نوعی "تکامل همراه"(3) است. گیاهان با جانوران در طول میلیونها سال ارتباطی بسیار نزدیک و متقابل داشته اند و ویژگیهای ساختاری و رفتاری آنها با یکدیگر هماهنگ شده است که به اصطلاح تکامل همراه نامیده می شود. گیاه آفتابگردان نیز با حشرات و جانوران گرده افشان دیگر تکامل همراه داشته است.
اندازه بزرگ گل آفتابگردان به عنوان فرودگاهی مناسب برای زنبورها و حشرات دیگر محسوب می شود. وجود گلبرگهای چشمگیر با رنگ زرد درخشان (جاذبه بینایی)، رایحه خوش (جاذبه بویایی) از ویژگیهای دیگر این گیاه برای جلب زنبورها به شمار می آید. پاداش اصلی گیاه برای زنبورها، داشتن نوش (شهد) است که در نوشگاه آن ذخیره می شود. زنبورها از این نوش به عنوان غذای پرانرژی برای تولید عسل استفاده می کنند و دانه های گرده نیز به عنوان یک غذای غنی از پروتئین برای آنهاست. همچنان که این حشرات به دنبال غذا از یک گل به گل دیگر حرکت می کنند، دانه های گرده را روی قسمتهای مختلف بدنشان حمل و به این ترتیب به تولیدمثل جنسی گیاهان کمک می کنند.
زیستشناسان برآورد می کنند که حدود 70 درصدگونه های گیاهان گلدار به وسیله حشرات گرده افشانی می شوند. در این میان زنبورها اهمیت زیادی دارند. گیاهانی که توسط حشرات گرده افشانی می شوند، دارای گلهایی با گلبرگهای زرد یا آبی هستند. حشرات نور مرئی را در محدوده زرد، آبی و بنفش به خوبی می بینند اما رنگ قرمز را به صورت یک رنگ واضح و مشخص نمی بینند. به این دلیل گلهایی که به وسیله حشرات گرده افشانی می شوند، معمولا قرمز نیستند.
گیاهان دیگر هم خانواده آفتابگردان (گل ستاره ای ها(4))
گل مینا، بابونه، گل گندم، کوکب، گل قاصد، شِنگ، شکرتیغال، داوودی، کاهو، ترخون، گلرنگ، کنگر فرنگی، کاسنی، باباآدم، بومادران و ... .
میوه آفتابگردان
از نظر علمی میوه بخشی از گیاه است که بدون توجه به خوراکی بودن یا نبودن آن، محتوی دانه باشد. میوه ها تخمدانهای رسیده و بالغ هستند. میوه آفتابگردان که در اصطلاح عامیانه دانه نامیده می شود، فندقه(5) نام دارد. میوه ساده از یک تخمدان ایجاد شده که ممکن است موقع بلوغ خشک یا آبدار باشد.
فندقه ها از این جهت که میوه ای ساده و خشک هستند در مرحله بلوغ شکافته نمی شوند و حاوی یک دانه اند. فندقه شبیه گندمه (میوه گندم) است اما پوشش دانه در میوه فندقه به دیواره متصل و چسبیده نیست، بلکه دانه فقط در یک نقطه به دیواره متصل و چسبیده است. این ویژگی باعث می شود که میوه فندقه به راحتی از دانه اش جدا شود. به این دلیل است که دانه های خوراکی آفتابگردان را به راحتی می توان از میوه آن جدا کرد.
از دانه آفتابگردان برای روغن کشی و خوراکی (به صورت آجیل) استفاده می شود. دانه آن بسیار مقوی و به طور متوسط دارای 47 درصد روغن، 24 درصد پروتئین، 2 درصد کربوهیدرات، 8 درصد فسفر و پتاسیم و مقدار قابل توجهی ویتامینهای A، B و E است. روغن آن دارای اسیدهای چرب غیراشباع از جمله لینولئیک اسید و مقداری فسفولیپید است، به همین دلیل چربی و کلسترول خون را کاهش می دهد. علاوه بر این آفتابگردان از گذشته های دور جزو گیاهان دارویی بوده است و گلبرگها، ساقه و مغز ساقه آن استفاده های دارویی دارد.
تحقیقات نشان داده است که گیاه آفتابگردان در جذب عناصر سنگین و مضر موجود در خاک مثل جیوه و عناصر رادیواکتیو موثر است. بعد از حادثه ویرانگر اخیر در فوکوشیمای ژاپن، دانشمندان ژاپنی در پی کاشت آفتابگردان در مناطق اطراف فوکوشیما هستند تا عناصر رادیواکتیو سزیم 134 و 137 موجود در محیط را کاهش دهند.
پیشنهادات
1. معرفی جاذبه های گردشگری مزارع آفتابگردان
2. ترتیب دادن جشنواره آفتابگردان در موقع برداشت محصول
3. عکسبرداری حرفه ای از مزارع (به صورت هوایی و زمینی)
4. انجام تحقیقات دانشگاهی و علمی در زمینه گیاه مردم شناسی آفتابگردان و زنبور عسل
5. مطالعه در مورد راه اندازی صنایع جانبی آفتابگردان از جمله استفاده از ساقه آن در صنعت کاغذسازی و نئوپان
سیستم جامع کنترل هوشمند مزارع و زمین های کشاورزی از راه دور مطابق با آخرین فناوری های روز دنیا توسط یک زن مخترع و مبتکر ایرانی برای نخستین بار در جهان ساخته شد.نخبه اتاق فکر وزارت جهادکشاورزی در گفت وگو با خراسان با اعلام این مطلب افزود:با کنترل هوشمند پارامترهای مهم کشاورزی از راه دور و رفع نیاز به حضور کشاورز، تحولی عظیم در عرصه کشاورزی به وجود می آید.میترا چراغی مخترع لرستانی تصریح کرد: پس از ۱۱سال تحقیق و بررسی موفق به اختراع سیستمی شده ام که نمونه مشابه خارجی و داخلی ندارد. سیستم جامع کنترل هوشمند مزارع و زمین های کشاورزی دارای ۲قسمت Slave و Master است که در مزارع تا وسعت ۱۰کیلومتر مربع کاربرد دارد.Master قسمتی از سیستم است که در اتاق کنترل کنار زمین کشاورزی نصب می شود و وظیفه ارائه اطلاعات و کنترل زمین را به عهده دارد. Slave نیز بخش دیگری از سیستم است که به تعداد مورد نیاز و با توجه به وسعت زمین کشاورزی در مکان های مختلف و مناسب نصب می شود و ارتباط بین این ۲قسمت به صورت بی سیم خواهد بود.وی افزود: با استفاده از این سیستم، آبیاری از طریق تلفن همراه صورت می گیرد و با برنامه ریزی برای سیستم حتی می توان در صورت وقوع آتش سوزی در مزرعه، پیامکی برای آتش نشانی ارسال کرد و وقوع آتش سوزی را اطلاع داد.این کارشناس ارشد وزارت بهداشت که طراح مزرعه نمونه در کلینیک تحقیقاتی تخصصی گیاه درمانی نیز می باشد، افزود: حسگرهای این سیستم در قسمت های مختلف زمین کشاورزی نصب می شود و با ارسال اطلاعات به مرکز کنترل، امکان اعمال کنترل های لازم را فراهم می آورد و هر چه تعداد حسگرهای به کار گرفته شده بیشتر باشد، کارآیی آن هم بیشتر است.چراغی در مورد مزیت های این دستگاه اظهار می دارد: با مانیتورینگ کامل تمامی پارامترهای مهم زمین کشاورزی مانند دما و رطوبت محیط، دما و رطوبت خاک و... می توان اطلاعات هر حسگر را ذخیره و نمودار تغییرات را رسم کرد.وی با تاکید بر این نکته که ارسال اطلاعات از Slave به Masterبه صورت بی سیم انجام می گیرد، اظهار داشت: با این امکان آبیاری زمین را می توان بدون نیاز به حضور کشاورز در زمین به صورت خودکار انجام داد.عضو فدراسیون جهانی مخترعان افزود: وجود باتری خورشیدی و باتری شارژی در Slaveها و کارکرد سیستم در شب از قابلیت های دیگر آن است.از دیگر مزایای سیستم جامع کنترل هوشمند باغ و زمین های کشاورزی امکان دریافت اطلاعات زمین کشاورزی از راه دور و با تلفن همراه است. همچنین می توان از راه دور و با استفاده از تلفن همراه هم کنترل های لازم را انجام داد و هم دستورات مناسب را صادر کرد. علاوه براین اتصال دستگاه Master به رایانه و ارسال اطلاعات به آن نیز امکان پذیر است. این عضو و مشاور ارشد انجمن مخترعان کشور با تاکید بر نیاز روزافزون جوامع بشری به تولید بیشتر و با کیفیت تر محصولات کشاورزی و همچنین محدودیت های فراوان در رابطه با آب و سایر نیازهای انسان گفت: این طرح تحولی عظیم در سیستم کشاورزی به وجود می آورد و علاوه بر صرفه جویی در مصرف آب، وقت، انرژی و مانیتورینگ کلیه پارامترهای مهم کشاورزی، کنترل هوشمندی را برای نتیجه بهتر به همراه دارد. وی تصریح کرد: هدف از ارائه سیستم جامع کنترل هوشمند مزارع و زمین های کشاورزی، مکانیزه کردن زمین های کشاورزی مطابق با آخرین فناوری های روز جهان بوده است و بدین ترتیب می توان با استفاده از روش های نوین تحقیقاتی، در وقت، هزینه و انرژی صرفه جویی کرد و با کنترل دقیق وضعیت آب، هوا و خاک شاهد افزایش حجم و کیفیت محصولات بود. در واقع با استفاده از این سیستم و به دلیل آسان تر شدن عملیات کشاورزی و نظارت کامل بر زمین ها و باغ ها توسط کشاورز، اراضی تحت کشت افزایش پیدا خواهد کرد. مخترع سیستم جامع کنترل هوشمند باغ و زمین های کشاورزی در مورد نحوه عملکرد سیستم می گوید: استفاده از این سیستم کمک اقتصادی زیادی به کشاورزان می کند. وی که هم اکنون نمونه اولیه سیستم جامع کنترل هوشمند باغ و زمین های کشاورزی را ساخته است، گفت: به زودی برای تولید انبوه آن اقدامات لازم را انجام خواهد داد.چراغی که دارای تقدیرنامه از سازمان بهداشت جهانی (WHO) و لوح های تقدیر و سپاس از جشنواره ها و نمایشگاه های مختلف بین المللی و داخلی است، مخترع برگزیده استان تهران در اولین نمایشگاه ملی اختراعات نیز می باشد.وی در مورد انگیزه خود از اختراع سیستم جامع کنترل هوشمند مزارع و زمین های کشاورزی گفت: با توجه به اهمیت کشاورزی در تامین موادغذایی و ضرورت به حداقل رساندن خسارت های وارده به محصولات کشاورزی و علاقه فراوان به درمان طبیعی با داروهای گیاهی و توجه به پرورش بهینه علمی گیاهان و نیاز مبرم جوامع بشری به تولید بیشتر محصولات کشاورزی و همچنین مشکلات فراروی کشاورزان تصمیم گرفتم دستگاهی طراحی کنم که علاوه بر مانیتورینگ، کنترل، تحلیل و ذخیره کلیه پارامترهای مهم کشاورزی، بتواند از راه دور کنترل هوشمندی را برای کسب نتیجه بهتر اعمال کند.میترا چراغی که در مسابقات بین المللی مخترعان جهان در ژنو در سال ۲۰۰۹ موفق به کسب مدال طلا، دیپلم افتخار این مسابقات و جایزه ویژه انجمن مخترعان کشور لهستان شده، اختراع خود را در اداره کل ثبت شرکت ها و مالکیت صنعتی ایران نیز به ثبت رسانده است.
منبع : روزنامه خراسان
الكتروفورز دو بعدی میتواند روشی بسیار ارزشمند برای ارزیابی بیان پروتئین در گیاهان جهش یافته و تراریخته باشد كه در آن میتوان اثرات پلیوتروپی ژن و تاثیر آن بر بیان سایر ژنها را بررسی نمود. بدین ترتیب این امکان وجود دارد که به مکانیسم های مرتبط به فنوتیپ های مورد نظر دست یافت.
- پروتئومیكس بذر و میوه
مطالعه پروتئوم بذر با توجه به نقش آن در کیفیت محصول از اهمیت خاصی برخوردار است. در این زمینه می توان به مطالعات انجام شده بر روی پروتئوم بذر گندم اشاره نمود در حال حاضر پروژه های مختلفی در دنیا در زمینه شناسایی مکانیسم های کنترل کننده کیفیت، طعم و بوی میوها در جریان است. اطلاعات بیشتر در این زمینه می تواند به اصلاح نباتات کمک فراوانی نماید.
- پروتئومیكس میكروبی
پروتئومیكس به عنوان ابزاری برای شناسایی مكانیسمهای دخیل در تولید محصولات میكروبی مهم نظیر آنتیبیوتیكها بكار میرود. با شناسایی این مكانیسمها، این امكان وجود دارد كه با دستكاری ژنهای مهم و كلیدی، بتوان در جهت افزایش محصول، ژنها را دستكاری نمود. همچنین به جهت شناسایی مكانیسمهای مقاومت به شرایط بد محیطی نظیر شوری بسیار زیاد، مطالعات میكروبی میتواند بر اطلاعات ما در این زمینه بیافزاید. میكروبهای تولید كننده محصولات خوراكی نیز میتواند یكی دیگر از اهداف پروتئومیكس میكروبی باشد
.
- پروتئومیكس جانوری
در این زمینه مطالعاتی بر روی چند هدف متمركز شده است كه میتوان اهداف ده ساله پروتئومیكس را نیز به آن معطوف نمود.
مطالعه سمومی كه میتواند برای تولید واكسن نیز كمك نماید و یا ارزش تجاری بالایی دارد نظیر سموم عقرب یا مار، مطالعه كیفیت محصولات دامی از نظر پروتئینهای بیانكننده، شناسایی ماركرهای پروتئینی برای بیماریهای مهم دام
- پروتئومیكس محصولات باغی
به غیر از پروتئومیكس میوه كه قبلا" در مورد آن بحث گردید، مطالعه پروتئوم مواد غذایی باغی كه عامل ایجاد آلرژی میباشند میتواند نقش مهمی در شناسایی عوامل آلرژیزا داشته باشد. همچنین پروتئومیكس میتواند به عنوان ابزاری برای شناسایی مكانیسمهای مولكولی بیان محصولات باغی به تنشهای محیطی به كار رود. در كل به نظر میرسد كه پروتئومیكس میوه ( بررسی كیفیت) احتمالا" مهمترین بخش فعالیتهای كاربردی پروتئومیكس محصولات باغی باشد.
- بیوانفورماتیك
در زمینه بیوانفورماتیك در كشور مطالعات بسیار اندكی صورت گرفته است. آنچه به نام بیوانفورماتیك در ایران مرسوم است مسئله استفا ده از سایتهای جستجو و بسته های نرم افزاری مربوط به بیولوژی مولكولی است. لذا بدین جهت اطلاعات ارایه شده بسیار محدود و تنها در زمینه آنالیز كلاستر در بیان ژن یك ثبت وجود دارد. دیگر مطالب ارایه شده بیشتر جنبه مروری داشته تا تحقیقی و بدلیل كمبود محقق در این زمینه كاملا مطالب منتشره محدود و بدون داوری مناسب می باشد. در این زمینه كار های زیر قابل اشاره است.
- DNA computing
- شبیه سازی دی ان آ-كامپیوتر به كمك تكنیكهای بیوانفورماتیك و شبكه عصبی فازی
- Perl پل ارتباطی كامپیوتر-بیوتكنولوژی
- كاربرد كامپیوتر در بیوتكنولوژی
- آنالیز كلاستر الگوی بیان ژنهای پاسخگو به شوری
- ابزارهای بیوانفورماتیك و راهنمای طراحی پرایمر در تكنیكهای مبتنی بر PCR
- كاربرد سیستمهای چند عاملی در بیوانفورماتیك
و. بیوتكنولوژی و كاربرد آن در جنگلها و مراتع
اكثر كاربردهای بیوتكنولوژی در خصوص گیاهان زراعی و باغی، در مورد منابع طبیعی و جنگلها و مراتع نیز كاربرد دارند، كه از آن قبیل می توان به استفاده از نشانگرهای مولكولی در شناسایی تنوع و شناسنامه دار كردن گونه های بومی، كشت بافت و تولید متابولیت های ثانویه، استفاده از تكنیكهای ژنومیكس و پروتئومیكس در اصلاح این قبیل درختان و همچنین مهندسی ژنتیك آنها برای مقاومت به آفات و بیماری ها و تنش های غیر زیستی اشاره نمود.
ز. مهندسی ژنتیك و اهمیت آن در كشاورزی:
مقدمه
در طول تاریخ اصلاح نباتات، به منظور ایجاد تركیبات جدید ژنتیكی جهت اصلاح ارقام زراعی، همواره از فناوری های جدید بهره گرفته شده است. این فناوریها شامل: دستورزی مصنوعی تعداد كروموزوم و ایجاد لاین های جدید دارای كروموزوم های خاص، استفاده از تیمار های شیمیایی و تابشی جهت القای جهش و نوآرایی های كروموزومی، روش های كشت سلول و بافت (مانند نجات جنین[1]، تولید درون شیشه ای و الحاق پروتوپلاستی جهت ایجاد هیبرید های بین گونه ای و بین جنسی) می باشد. تمامی این روشها سعی داشته اند كه با اصلاح ژنتیكی، محصولات را به منظور سازش های محیطی، مقاومت به آفات و بیماریها و كیفیت خاص مورد تقاضای كشاورزان، صنایع و مصرف كنندگان تغییر دهند.
تا چند دهه قبل، اصلاح نباتات تنها با استفاده از روش های سنتی انجام می گرفت كه در زمان خود روشی بسیار كارآمد بوده و امروزه هم در برخی موارد بسیار كارا می باشد. اما با افزایش روز افزون جمعیت، به منظور دستیابی سریع به ارقام جدید نیاز به روش های اصلاحی جدید بیش از پیش احساس می شود. جمعیت جهان در سال 2000 میلادی به بیش از 6 میلیارد نفر رسید و تصور می شود در سال 2025 میلادی تقریباً به 5/8 میلیارد نفر برسد. بنابراین، برای تأمین نیاز های غذائی این جمعیت در حال افزایش، میزان تولید غذا در سال 2025 میلادی باید 50% افزایش پیدا كند. لذا نیاز به ارقام زراعی با تولید بالاتر، بیش از پیش احساس می شود. در طی چند دهه گذشته پیشرفت های بسیاری در زمینه افزایش تولید محصولات در سراسر جهان صورت گرفته است. آنچه مسلم است، بهره گیری از علوم و فناوری های جدید در جهت رفع نیازهای بشری همواره مورد توجه بشر بوده است. در این راستا، استفاده از روش های نوین (مانند بیوتکنولوژی) كه باعث كاهش زمان دستیابی به اهداف مورد نظر می شوند، در عرصه کشاورزی می تواند کمک فراوانی به حل مشکلات کشاورزی سنتی و نیازهای غذایی جامعه بشری بنماید.
پیشرفت های علمی در بیولوژی سلولی و مولكولی امروزه در اوج خود در مهندسی ژنتیك نمود پیدا كرده است. زیست فناوری یا زیست فناوری مدرن با استفاده از روش های نوین مهندسی ژنتیك تحولی عظیم در كشاورزی، پزشكی، صنایع غذائی، صنعت و ... فراهم كرده است. در كشور های پیشرفته و كشور های در حال توسعه سالانه میلیاردها دلار صرف این فناوری می شود كه در قبال این سرمایه گذاری سود فراوانی نصیب این كشورها می شود. در كشور ما هم تحقیقات گسترده ای در دانشگاهها، مراكز و موسسات تحقیقاتی در این زمینه در حال انجام است كه در برخی موارد پیشرفت های چشمگیر و كم نظیری داشته است.
پیشرفت های جدید در زمینه زیست شناسی سلولی و مولكولی راهی نوین در زمینه تولید گیاهان تراریخته[2] فراهم كرده است. این محصولات كه به محصولات زراعی تغییر ژنتیك یافته(GM Crops)[3] یا تراریخته معروفند به سرعت در حال گسترش هستند. گیاهان تراریخته بطور كلی به گیاهانی اطلاق می شوند كه با استفاده از روش های نوین مهندسی ژنتیك، ژن یا ژن هایی را از سایر منابع ژنتیكی (باكتریها، جانوران، انسان و سایر گیاهان) دریافت کرده اند. این گیاهان معمولاً با اهدافی مانند افزایش مقاومت به آفات و بیماریها، افزایش مقاومت به تنش های غیر زیستی مانند خشكی، شوری، سرما، بهبود كیفیت غذائی، افزایش تولید محصول، تولید واكسنها و آنتی بادی های گیاهی، افزایش تولید متابولیت های خاص و ... ایجاد شده اند. مهندسی ژنتیك امكاناتی را فراهم كرده است كه تا قبل از ظهور آن شاید تصور آن هم ممكن نبوده است. شاید یكی از دلایل نگرانی عامه مردم از موجودات حاصل از مهندسی ژنتیك همین امر باشد. چون محققان در عرض چند سال به فناوری ای دست پیدا كرده بودند كه می توانستند ژنها را از هر موجودی به موجود مورد نظر خود منتقل نمایند و پذیرش این امر چندان ساده نبود كه افراد از فراورده هائی استفاده كنند كه ژنی از باكتری یا جانور در آن وجود داشته باشد. شاید هم در بین عموم تصوراتی نه چندان منطقی و درست وجود داشته باشد که با انتقال ژن باكتری به گیاه خاصیت بیماری زائی یا سایر خصوصیات آن هم به گیاه منتقل می شود. در حالی كه در اغلب موارد چنین تصوراتی نادرست بوده و بیشتر به دلیل نا آگاهی و یا اطلاع نادرست از این فناوری به ذهن خطور می نماید.
كاربرد های مهندسی ژنتیك در كشاورزی
مهندسی ژنتیك كشاورزی امروزه گسترش زیادی یافته و جنبه های كاربردی فراوانی پیدا نموده است و پیش بینی می شود كه در سال های آینده كاربرد های جدیدی هم پیدا كند. در ادامه برخی از جنبه های كاربردی مهندسی ژنتیك در زمینه علوم گیاهی و كشاورزی به اختصار معرفی می شود.
گیاهان مقاوم به آفات و بیماریها
یكی از چالشهائی كه كشاورزان همواره با آن مواجه اند خسارت ناشی از آفات و بیماریها بر تولیدات كشاورزی می باشد. روش مرسوم مبارزه با این عوامل خسارت زا استفاده از سموم شیمیائی است. این روشها ضمن اینكه هزینه فراوانی بر كشاورز تحمیل می كنند صدمات جبران ناپذیری هم بر محیط زیست وارد می نمایند. در ضمن كارائی استفاده از این مواد شیمیایی نیز به دلیل ایجاد مقاومت حشرات در برابر سموم به مرور پایین آمده و به همین خاطر نیاز به تعویض مكرر این آفتكشها وجود دارد.
امروزه با استفاده از مهندسی ژنتیك، ژن های مقاومت به آفات و بیماریها از منابع ژنتیكی مختلف جدا شده و به گیاهان منتقل شده اند. بدین ترتیب ضمن افزایش مقاومت گیاهان در مقابل آفات و بیماریها از خطرات زیست محیطی ناشی از مصرف بی رویه سموم شیمیائی هم كاسته شده است. از جمله مهمترین این محصولات می توان به پنبه و ذرت مقاوم به آفات اشاره نمود كه با دریافت ژن مقاومت از یك باكتری خاكزی بنام باسیلوس تورینجینسیس (Bt)[4] در مقابل آفاتی مانند كرم غوزه پنبه و كرم ساقه خوار ذرت مقاوم شده اند. این محصولات جدید كه به محصولات بی تی[5] معروفند امروزه سطح وسیعی از مزارع دنیا را به خود اختصاص داده و بسرعت در حال گسترش هستند. البته گیاهان دیگری مانند سیب زمینی، برنج، كلزا و ... مقاوم به آفت هم تولید شده اند.
بیماری های ویروسی و قارچی هم از جمله عواملی هستند كه ضمن ایجاد خسارت به محصولات كشاورزی مانع كشت آنها در بسیاری از شرایط آب و هوائی میشوند. با وارد كردن برخی ژن های گیاهان مقاوم به گیاهان حساس مانند ژن های كیتنیاز و 1 و 3 بتا-گلوكاناز كه باعث تخریب دیواره پلیساكاریدی قارچ های بیماریزا میشوند زیست فناوری ستها به گیاهانی دست یافتهاند كه مقاوم به قارچ های بیماریزا میباشند.
همچنین با وارد كردن ژن های مربوط به پروتئین های پوششی ویروسها به گیاهان امكان تولید گیاهان مقاوم به ویروس نیز فراهم شده است. روش های مبارزه بیولوژیك بسیار متعدد و متنوع بوده و موارد بالا تنها مثالهائی از این دست میباشند.
گیاهان مقاوم به علفكش
روش های رایج مبارزه با علف های هرز چندان انتخابی نیست و علفكشها در موارد زیادی علاوه بر نابودی علفها به گیاهان زراعی نیز آسیب میرسانند. به عنوان مثال، گلیفوسیت[6] كه یك علفكش با كارایی بالاست، میتواند گیاهانی كه دارای مسیر متابولیكی شیكیمات هستند را نیز نابود كند. به همین منظور دانشمندان مهندسی ژنتیك با وارد كردن ژن مقاومت به گلیفوسیت (EPSP سنتتاز) به گیاهانی مانند چغندرقند، سویا، پنبه، گوجهفرنگی و تنباك
به گزارش ایانا و به نقل از ساینس دیلی (Science Daily)، یکی از ترکیبات مفید موجود در چای سبز، توانایی قابل توجهی در افزایش سلولهای تنظیم کننده T دارد. این سلولها نقش مهمی در ممانعت از بیماری خودایمنی دارند.
محققان دانشگاه اورگون گفتند احتمال دارد سازوکار سلامت بخش چای سبز در درمان این بیماری موثر واقع شود. البته داروهایی برای درمان این بیماری وجود دارد اما محققان آنها را دارای عوارضی همراه با ایجاد مسمومیت می شناسند. اما اگر یک فرآورده غذایی طبیعی بتواند همان کارکردها را داشته باشد قطعا بهتر است.
انواع زیادی از سلولها در دستگاه ایمنی کار می کنند که با حمله عوامل ناخواسته بدون صدمه رساندن به سلولهای معمولی مقابله می کنند.
در بیماری خودایمنی که می تواند از حساسیتهای ساده تا دیابت نوجوانان یا حتی شرایطی مانند بیماری لوگریک، بدن به خودش به اشتباه حمله ور می شود.
برخی سلولها در وهله اول به منظور کمک به این مساله وجود دارند و سیستم ایمنی را خاموش می سازند که به آنها سلولهای تنظیم کننده T می گویند. تعداد و ایفای صحیح خدمت مذکور از طریق فرآیندهای زیستی دیگر مانند متیل دار کردن DNA و عوامل نسخه برداری سامان می یابد.
محققان در تحقیق خود با ترکیب EGCG موجود در چای سبز که آن را واجد خصوصیات ضد التهاب و سرطان می دانند، آزمایشهایی انجام دادند.
آنها متوجه شدند این ترکیب می توانند سبب تولید سلولهای تنظیم کننده T گردد. البته تاثیر آن به اندازه داروهای تجویزی نیست، اما به هر حال دغدغه ایجاد مسمومیت در بلندمدت را نداشت.
بررسیها نشان داد EGCGT تعداد سلولهای T را افزایش می دهد و در سلامت دستگاه ایمنی موثر است./
به گزارش ایانا و به نقل از ساینس دیلی (Science Daily)، محققان دانشگاه هلسینکی گفتند افزایش سطح فیبرینوژن به علت از بین رفتن تعادل مقدار چربیهای ضروری در برنامه غذایی ما اتفاق نمی افتد. اما مصرف روغن کانولا این وضع را به حال مناسب بر می گرداند.
یک حالت پیچیده از این لحاظ در جریان خون وجود دارد و یکی از اصلی ترین بازیگران موثر در این تعادل، فیبرینوژن (مهمترین عامل انعقاد خون) است. مقدار زیاد فیبرینوژن موجب لخته شدن خون و التهاب درون بدن می گردد. افزایش سطح فیبرینوژن یا بیماریهایی مثل حمله قلبی، سکته، دیابت، آلزایمر و برخی ناراحتیهای روحی ارتباط دارد.
این پژوهش برای اولین بار نشان داد افزایش سطح فیبرینوژن خون تا حد زیادی به دلیل فقدان امگا-3- آلفا-لینولئیک اسید در غذای روزانه است. موقعی که مقدار این اسید چرب مفید در غذا بسیار کم باشد، تعادل بین اسیدهای چرب در بدن به هم می خورد. موقعی که این حالت اتفاق می افتد، بدن شروع به تولید امگا-6-آراچیدونیک اسید مضر بدون امگا-6- لینولئیک اسید می کند و به این ترتیب ترکیباتی هورمون مانند پدید می آیند که در لخته شدن و التهاب موثر هستند.
به گفته محققان، ترکیب چربی روغن کلزا از نظر اسیدهای چرب ضروری برای بدن بسیار مطلوب است و در کاهش سطح فیبرینوژن خون نقش زیادی ایفا می کند.
محققان در تحقیق خود 42 نفر را که بسیاری از آنها دارای فیبرینوژن و کلسترول بالا بودند، مورد بررسی قرار دادند. این افراد یک چهارم چربی غذایی خود (مارگارین، پنیر، کره) را با روغن کلزا عوض کردند. این روغن از کلزای بهاره (کانولای باکیفیت) به دست آمده بود. آنها روزی حدود یک قاشق چایخوری روغن کانولا را مثلا با سالاد به مصرف رساندند. روغن کلزا میزان جذب امگا-3-آلفا-لینولئیک اسید را طی 6 هفته انجام آزمایش بالا برد. مقدار بیش از حد فیبرینوژن افراد در این مدت حدود 30 درصد کاهش یافت.
محققان نشان دادند کنترل فیبرینوژن و کلسترول با تغییر چربی مصرفی میسر است و می تواند راهگشای درمان بسیاری از بیماران باشد.
محققان گفتند اثر منفی چربی در افراد سالمند با جایگزینی یک چهارم چربیها به کمک روغن کلزا امکانپذیر است.
كودها و سموم بيولوژيك بهترين گزينه براي جلوگيري از مضرات انساني و زيستمحيطي اين مواد است. محققان پژوهشكده بيوتكنولوژي كشاورزي اخيرا موفق به توليد آزمايشگاهي سموم و كودهاي بيولوژيك با استفاده از باكتريها و قارچهاي بومي كشور شدند.
دكتر غلامرضا صالحي جوزاني رئيس بخش بيوتكنولوژي ميكروبي پژوهشكده بيوتكنولوژي كشاورزي ضمن ارائه توضيحاتي در اين زمينه به همشهري گفت:« سموم بيولوژيك حاصل از جداسازي ميكرو ارگانيسمهاي باكتريايي و قارچي قادرند بين 50 تا 100 درصد برخي از آفات و بيماريهاي گياهان را كنترل كنند.» بخش بيوتكنولوژي ميكروبي پژوهشكده بيوتكنولوژي كشاورزي در زمينه توليد سموم و كودهاي بيولوژيك، توليد سوختهاي زيستي از ضايعات كشاورزي، توليد داروهاي نوتركيب در ميكروارگانيسمهاي مفيد و همچنين مباحث ايمني زيستي موجودات دستكاري شده ژنتيك فعاليت دارد.
دكترصالحي جوزاني ميگويد: استفاده از كودهاي بيولوژيك يك راهكار مهم در جهت كاهش مخاطرات كودهاي شيميايي است لذا جداسازي وشناسايي نژادهاي ميكروبي بومي كه قابليت استفاده بهعنوان كود بيولوژيك دارند يكي از مهمترين اولويتهاي بخش تحقيقات بيوتكنولوژي ميكروبي پژوهشكده بيوتكنولوژي كشاورزي است.
محققان اين بخش تحقيقاتي با انجام يك تحقيق 10 ساله و با استفاده از روشهاي بيوتكنولوژي موفق به دستيابي به نژادي از باكتري استرپتومايسس بومي كشور شدهاند كه هم قابليت كنترل عوامل بيماريزاي گياهي را داشته و هم اينكه قادر است نقش مؤثري در افزايش رشد گياهان بهويژه گندم در محيطهاي پرتنش بهويژه شوري داشته باشد.
به گفته وي، نتايج بهدست آمده از كاربرد اين سويه باكتريايي در شرايط آزمايشگاهي، گلخانهاي و مزرعهاي طي 4 سال اخير گواه اهميت و اثر پايدار اين باكتري در ارتقا و بهبود رشد و عملكرد گياهان مورد بررسي بوده است.
بخشي از نتايج بهدست آمده اخيرا تحت عنوان «كنترل بيماريهاي قارچي و افزايش رشد گياهان زراعي توسط يك جدايه (Streptomyces) مقاوم به تنشهاي محيطي» در اداره كل ثبت شركتها و مالكيت صنعتي ايران بهعنوان اختراع ثبت شده است.
نتايج بررسيهاي مقايسهاي كاربرد اين باكتري در مقابل سموم مورد استفاده براي كنترل بيماريهاي قارچي نشان داده است اين باكتري ميتواند علاوه بر مهار عوامل ايجاد بيماريهاي گياهي اثر تعيين كنندهاي در ارتقاي رشد و توليد گياهان زراعي داشته باشد.
گزارشهاي ارائه شده نشان داده است كه با وجود شناسايي عوامل متعدد كنترل بيولوژيك و تحريككننده رشد گياه، كارايي اين عوامل تحت تنشهاي غيرزنده به اندازه كافي مطالعه نشده است. اين در حالي است كه تنشهاي محيطي بهعنوان معيار اصلي تعيينكننده كارايي عوامل كنترل بيولوژيك بايد مورد نظر قرار گيرند.
با توجه به كارايي مؤثر باكتري مورد نظر و با تاكيد بر نتايج تحقيقاتي و كاربردي بهدست آمده موضوع ثبت اختراع ديگري با عنوان «فرآيند اضافه كردن باكتري استرپتومايسس به خاك جهت افزايش تحمل گياهان نسبت به تنش شوري» نيز ثبت و افتخار ديگري را براي ايران اسلامي هديه آورده است.
در حال حاضر اين پژوهشكده در تلاش است علاوه بر تدوين يك بسته كاربردي از نتايج و اثرات مطلوب اين باكتري آنرا بهصورت دانش فني به بخش خصوصي انتقال دهد. وي درخصوص سم بيولوژيك بيتي كه موفق به توليد آزمايشگاهي و نيمه صنعتي آن شده است، ميگويد: يكي از عوامل ميكروبي كه بهعنوان سم بيولوژيك براي كنترل حشرات آفت در دنيا در سطح وسيع استفاده ميشود باكتري بيتي است.
باكتري بيتي و سموم حشره كش توليد شده توسط آن يك روش ايمن و مؤثر براي كنترل آفات نباتي هستند. بهدليل خصوصيت بارز اين باكتري در كنترل آفات خاص و عدمتاثير منفي آن بر محيطزيست و سلامت انسان، آنرا به يك عامل بيولوژيك منحصر بهفرد تبديل نموده است.
در حال حاضر سموم حاصل از اين باكتري عمدهترين سم بيولوژيك مورد كاربرد در جهان (بيش از 80 درصد) را شامل شده و در سال گذشته ميزان فروش آن در دنيا بيش از 200 ميليون دلار بوده است.
متأسفانه تاكنون تحقيقات جسته گريخته و محدودي درخصوص باكتريهاي بومي بيتي در كشور صورت گرفته است. تحقيق حاضر بهعنوان جامعترين تحقيق در زمينه توليد سموم بيولوژيك از باكتري بيتي در سطح كشور است كه از سال 1384 شروع شده و درصورت حمايت مسئولين ميتواند اشتغال زايي و درآمد زايي زيادي داشته باشد.
در اين طرح بيش از 100 نژاد باكتري بيتي از مناطق مختلف كشاورزي كشور جداسازي و با استفاده از روشهاي پيشرفته بيوشيميايي و بيولوژي مولكولي شناسايي گرديدند و سپس قدرت كشندگي آنها روي آفات پروانهاي، آفات سخت بالپوش و نماتدهاي انگل گياهي مورد بررسي قرار گرفت.
سويههاي بومي بين 5 تا 35 ژن شناخته شده مختلف توليدكننده توكسين را دارا بودند. علاوه بر اين تعداد 9 توالي حاوي ژنهاي جديد در سويههاي بومي مذكور براي نخستين بار در دنيا شناسايي شد كه تلاش براي شناسايي فعاليت آنها و توالي كامل آنها ادامه دارد.
برخي از نژادهاي شناسايي شده نيز قدرت كنترل كنندگي بالاتر از سويههاي تجاري خارجي داشتند. در نهايت توليد نيمه انبوه سويههاي انتخابي با استفاده از ضايعات كشاورزي در سطح نيمه صنعتي در بيورآكتورها بهينهسازي و انجام شد.
قندهاي مختلف موجود در ضايعات كشاورزي بهعنوان منبع كربن ؛ ضايعات ذرت بهعنوان منبع ازت ؛ و نمك دريا و نيز تركيبي از املاح معدني بهعنوان منبع املاح استفاده شد.
آب دريا بهعنوان منبع املاح معدني
غلامرضا
صالحي جوزاني: نتايج نشان داد كه ميتوان از ضايعات كشاورزي حاوي نشاسته و
ساكارز مانند ملاس و نشاسته تجاري يا صنعتي و نمك دريا بهطور مؤثر براي
تامين منابع قندي و ازت و نيز منبع املاح براي توليد سوشهاي بومي اين
باكتري استفاده نمود.
در اين تحقيق براي نخستين بار از آب دريا بهعنوان منبع املاح معدني استفاده شد كه نتايج آن نيز بسيار رضايت بخش بود.
در حال حاضر آزمايشات فرمولاسيون مزرعهاي نيز در جريان است كه در آيندهاي نزديك پروتكل فرمولاسيون نيز نهايي خواهد شد و نتايج به بخش خصوصي براي توليد انبوه آن و دسترسي كشاورزان منتقل خواهد شد
به گزارش ایانا و به نقل از ساینس دیلی (Science Daily)، محققان انجمن شیمی آمریکا در نشست سالانه خود با ارائه یک تحلیل نشان دادند گردو حاوی ترکیبی از آنتی اکسیدانهای مفید و بسیار با کیفیت است.
دکتر جو وینسون (J.Vinson) گفت: گردو از بادام درختی، بادام زمینی، پی کان، پسته و دیگر آجیلها بهتر است. یک مشت گردو تقریبا دو برابر همین مقدار از هر آجیل دیگری آنتی اکسیدان دارد. اما متاسفانه مردم چندان توجهی به آن ندارند.
وینسون یادآور شد مغزها حاوی ترکیب خارق العاده ای از عناصر غذایی مفید هستند. مثلا آنها حاوی مقدار زیادی پروتئین با کیفیت هستند که می تواند جایگزین گوشت گردد. همین طور ویتامین و عناصر معدنی، فیبر غذایی و عاری از گلوتن.
سالها پژوهش دانشمندان در سراسر جهان نشان داد مصرف منظم مقدار اندکی از مغزها یا کره بادام زمینی از خطر بیماری قلب، برخی انواع سرطان، دیابت و سنگ صفرا می کاهد.
اما محققان تاکنون مقایسه ای بین مقدار و کیفیت آنتی اکسیدان انواع مغزها نکرده بودند. پژوهش دکتر وینسون این نقیصه را مرتقع ساخت. وی با مقایسه آنتی اکسیدان 9 میوه آجیلی (گردو، بادام درختی، بادام زمینی، پسته، فندق، جوز برزیلی، کاشو، ماکادمیا و پی کان) پرداخت که گردو بالاترین مقدار آنتی اکسیدان را دارا بود.
آنتی اکسیدان گردو 2 تا 15 برابر ویتامین E قدرت دارد و می تواند بدن را مقابل بسیاری از عوامل بیماریزا محافظت نماید.
وینسون گفت: برشته کردن مغزها از خواص آنها می کاهد. بهتر است آنها را خام و نبرشته مصرف کرد.
اما اگر مغزها این قدر مفیدند پس چرا مردم آنها را زیاد مصرف نمی کنند؟
وینسون می گوید مردم از فواید مغزها آگاهی چندانی ندارند و حتی برخی گمان می کنند این مغزها کالری زیاد و چاقی به همراه می آورند. اما تحقیقات چنین چیزی را نشان نمی دهد. در پژوهشی در سال 2009 در آمریکا، مصرف مغزها به طور معنی داری خطر افزایش وزن و چاقی را کاهش داد.
وینسون گفت: مصرف روزانه حدود 7 گردو تمام مزایای آن را برای ما به ارمغان می آورد که مهمترین آنها محافظت از قلب است.