اصلاح نباتات
علوم مرتبط با اصلاح نباتات شامل ژنتیک، کشاورزی ، آمار است.
((اصلاح نباتات)) : اهلی نمودن گیاهان یکی از مهمترین وقایع کشاورزی در دنیای جدید است. هدفهای کلی اصلاح نباتات افزایش عملکرد در واحد سطح بهتر نمودن کیفیت محصولات کشاورزی و تولید مواد اولیه مورد نیاز جوامع انسانی است. ارقام و واریتههای اصلاح شده گیاهان زراعی و زینتی هر ساله از کشوری به کشور دیگر انتقال داده میشود. بدین طریق کیفیت و کمیت محصولات کشاورزی افزایش یافته و احتیاجات فراوردههای زراعی رفع میشود. در اغلب گیاهان یک یا چند ژن باارزش اقتصادی فراوان دارد. ژنهایی که حساسیت و مقاومت گیاهان را نسبت به امراض و آفات کنترل میکنند در اولویت برنامههای اصلاح نباتات قرار دارند. هدف اصلاحگر نبات نباید در توسعه روشهای معمول کشت نباتات اصلاحی منحصر گردد بلکه بایستی همواره در جستجوی ترکیبات نو از ژنوتیپهای مطلوب باشد. هدف اصلاحی نهایی در هر برنامه اصلاحی افزایش عملکرد میباشد. در شرایط نا مساعد افزایش عملکرد به طریق اصلاح نباتات به مقدار کم و صرف زمان طولانی ممکن است ژنهای کنترل کننده عملکرد برای بروز حداکثر پتانسیل خود به عوامل محیطی تولید وابسته میباشند. به طور کلی عمدترین اهداف اصلاح نباتات را میتوان در عناوین زیر خلاصه میشود. ۱- بهبود کیفیت کیفیت خصوصیتی است که باعث افزایش ارزش محصول میشود کیفیت در جائی ممکن است به ارزش غذایی یک غله یا طعم و بافت یک میوه تلقی شود. کیفیت 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 ممکن است متفاوت باشد. در اهداف تولید نباتات علوفهای توجه به کیفیت علوفه همواره مسئله خوشخوراکی و ارزش تغذیهای را در بردارد در گیاهان زینتی کیفیت مفهومی جدا از گیاهان زراعی دارد. خصوصیات کیفی در گلهای زینتی عمدتاً همچون شکل ظاهر، شدت و میزان عطر ساطع شده و وجود و عدم وجود تیغ، تعداد گلبرگ را شامل میشود. در میوهها و محصولات انباری که طیف وسیعی از میوه جات و سبزیجات را در بر میگیرد کیفیت معمولاًَ به مقاوم و ماندگاری خصوصیات بیوشیمیایی محصول انبار شده در برابر تغییرات طولانی مدت محیط فیزیکی را شامل میشود. خصوصیات انباری از مهمترین شاخصهای اقتصادی را شامل میشودکه 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 میباشد. عملکرد گیاه در واحد سطح منعکس کننده برآیند همه اجزا گیاه میباشد. بهرحال همه ژنوتیپهای تولید شده دارای عکس العمل فیزیولوژیکی و ژنتیکی یکسانی در شرایط مختلف نیستند. عملکرد صفتی پیچیدهاست که تحت تاثیر اثر متقابل ژنوتیپ و محیط میباشد.
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.
4-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 1 Fبین 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. اکثرا اصلاحگران به این موتاژنها دسترسی ندارند لذا از مواد شیمیایی عمدتاَ 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 جامعه1F 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 .
لطفا در خواستی دارید یادداشت کنید تا در صورت امکان به شما پاسخ بگوییم. باتشکر
علوم مرتبط با اصلاح نباتات شامل ژنتیک، کشاورزی ، آمار است.
((اصلاح نباتات)) : اهلی نمودن گیاهان یکی از مهمترین وقایع کشاورزی در دنیای جدید است. هدفهای کلی اصلاح نباتات افزایش عملکرد در واحد سطح بهتر نمودن کیفیت محصولات کشاورزی و تولید مواد اولیه مورد نیاز جوامع انسانی است. ارقام و واریتههای اصلاح شده گیاهان زراعی و زینتی هر ساله از کشوری به کشور دیگر انتقال داده میشود. بدین طریق کیفیت و کمیت محصولات کشاورزی افزایش یافته و احتیاجات فراوردههای زراعی رفع میشود. در اغلب گیاهان یک یا چند ژن باارزش اقتصادی فراوان دارد. ژنهایی که حساسیت و مقاومت گیاهان را نسبت به امراض و آفات کنترل میکنند در اولویت برنامههای اصلاح نباتات قرار دارند. هدف اصلاحگر نبات نباید در توسعه روشهای معمول کشت نباتات اصلاحی منحصر گردد بلکه بایستی همواره در جستجوی ترکیبات نو از ژنوتیپهای مطلوب باشد. هدف اصلاحی نهایی در هر برنامه اصلاحی افزایش عملکرد میباشد. در شرایط نا مساعد افزایش عملکرد به طریق اصلاح نباتات به مقدار کم و صرف زمان طولانی ممکن است ژنهای کنترل کننده عملکرد برای بروز حداکثر پتانسیل خود به عوامل محیطی تولید وابسته میباشند. به طور کلی عمدترین اهداف اصلاح نباتات را میتوان در عناوین زیر خلاصه میشود. ۱- بهبود کیفیت کیفیت خصوصیتی است که باعث افزایش ارزش محصول میشود کیفیت در جائی ممکن است به ارزش غذایی یک غله یا طعم و بافت یک میوه تلقی شود. کیفیت 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 ممکن است متفاوت باشد. در اهداف تولید نباتات علوفهای توجه به کیفیت علوفه همواره مسئله خوشخوراکی و ارزش تغذیهای را در بردارد در گیاهان زینتی کیفیت مفهومی جدا از گیاهان زراعی دارد. خصوصیات کیفی در گلهای زینتی عمدتاً همچون شکل ظاهر، شدت و میزان عطر ساطع شده و وجود و عدم وجود تیغ، تعداد گلبرگ را شامل میشود. در میوهها و محصولات انباری که طیف وسیعی از میوه جات و سبزیجات را در بر میگیرد کیفیت معمولاًَ به مقاوم و ماندگاری خصوصیات بیوشیمیایی محصول انبار شده در برابر تغییرات طولانی مدت محیط فیزیکی را شامل میشود. خصوصیات انباری از مهمترین شاخصهای اقتصادی را شامل میشودکه 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 میباشد. عملکرد گیاه در واحد سطح منعکس کننده برآیند همه اجزا گیاه میباشد. بهرحال همه ژنوتیپهای تولید شده دارای عکس العمل فیزیولوژیکی و ژنتیکی یکسانی در شرایط مختلف نیستند. عملکرد صفتی پیچیدهاست که تحت تاثیر اثر متقابل ژنوتیپ و محیط میباشد.
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.
4-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 1 Fبین 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. اکثرا اصلاحگران به این موتاژنها دسترسی ندارند لذا از مواد شیمیایی عمدتاَ 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 جامعه1F 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 .
لطفا در خواستی دارید یادداشت کنید تا در صورت امکان به شما پاسخ بگوییم. باتشکر