تکثير غير جنسي در رابطه با اصلاح با جهش

پرتوتابي پيازها، ريزوم ها، قلمه گياه، پيوندها و قسمتهاي ديگر گياه يا تمام گياهان داراي جوانه با رأسهاي چند سلولي که از تعدادي از لايه هاي سلولي نسبتاً مستقل تشکيل شده است، بطور خودکار به سمت تشکيل شمير راهنمايي مي كند. پرتوتابي جوانه هاي شميرهاي مري کلينال در بخش کوچک توليد مي کنند. و شانس بهبود جهشهاي القا شده از اينها نسبتا پائين هستند. اين مانع اصلي در اصلاح بطريق جهش است، بويژه در گونه هايي که از نظر رشد شناسي مرحله جوان جوانه زني که پرتوتابي شده باشد وجود ندارد.

موقعيت ايده ال براي يک گياه يا قسمتي آن اينست که از يک سلول در محيط اين ديترو يا اين ويوو يا از يک يا تعدادي از سلولهاي دفتري رويشي از سلول جهش يافته، منشا گرفته باشد. در اين حالت تشکيل شمير اجتناب مي شود.

تشکيل جوانه هاي نايي از يک سلول: جنبه هاي عمومي
يک روش مهم براي اصلاحگردهاي گياهان تجاري تکنيک جوانه نابجا است که وادار به استفاده از جوانه هاي نابجا مي کند مثل تجزيه برگها، سرانجام ممکن است تنها از يک سلول منشا بگيرند و اغلب از منشا اپيدر مي باشند.

جوانه هاي ناي بطور اختصاصي بوسيله سلولهاي قسمت پائين برگچه از يک انتهاي برشي تشکيل مي شوند. آنچنانکه در ساير گياهان نيز اينچنين يافت شده مانند دندروفيت.

– در آزمايشات با سنيت پائولن و گونه هاي ديگر، انتهاي ۵ ميليمتر برگچه هميشه بعد از تکميل پرتوتابي و قبل از کاشت قطع مي شد.
در اين حالت سلولهاي اپيدرمي بالاتر از برگچه قرار داشتند که قبلا تحريک به تقسيم نشده اند، براي تقسيم فعال مي شدند. در نتيجه، همه سلولهاي اپيدرمي تحت تيمار پرتوتابي در حالت استمرامت و بدون تقسيم در فاز توسعه يعني G1 يا G2 سيکل سلولي ميتوز قرار گرفتند.
يک پديده مهم اين حقيقت است که اکثريت فشار جهشهاي نايي ايجاد مي شود در سنيت پائوين ، آشيمنز، استرپتوکارپوس، کالانچو بگوين و ساير گونه ها که قوي و غير شمريک بودند مشاهده شدند.

عموماً درصد کمي از جهشها ممکن است شيمريک باشند. اين مي تواند بوسيله جهشهاي خود بخودي يا بوسيله ناپايداري ژنتيکي در طول جوانه زني نايي در راس بيان شود.

برخي از شيمرهاکه در آزمايشات بارز اين جوانه هاي نايي استفاده شدند، بطور مناسب توليد نمي شوند.
مثلا گل پين بنفشه آفريقايي بوسيله لينبرگ و دراکنبورد (۱۹۸۵) استفاده شد. شيمرهاي ديگر اگرچه توانستند ازدياد يابند مثل کشت گياهچه والنيا که بوسيله ايردوم توصيف شد.

خيلي از گياهان بوسيله انواع مختلف تشکيل گياهچه هاي نايي روي برگها مي توانند زياد شوند. (۱۹۶۸) Broertjes بيش از ۳۵۰ تا از اين سمونه ها را ليست کردند که متعلق به خانواده هاي مختلف گياهان هستند که در نوشتجات ثبت مي شوند. گونه هاي متعلق به خانواده هاي گياهان مختلف اگرچه خيلي ها ليست شده اند شامل تعدادي از گونه هاي از خانواده هاي گياهان که از نظر اقتصادي اهميت دارند. مانند گرامينه ها يعني غلات و خانواده سولاتاسه مانند گوجه و سيب زميني.

Broertijes و Leffering از نظر فيزيولوژيکي برگهاي مسن را مقايسه کردند، برگهاي کاملاً رشد کرده و برگهاي جوان کالانچو. اگرچه همه برگها بسهولت ريشه کردند، برگهاي جوان گياهچه هاي نايي توليد کردند در انتهاي برگچه که زودتر از برگهاي مسن و بيشتر از آنها بود. در کريسانتموم بيشتر جوانه ها تشکيل شده روي گالوسها يا قسمتهاي بالايي ريشه ها يا در انتهاي برگچه در روشني تر از تاريکي.
در استرپتوکارپوس، اگرچه گياهان مسن بيشتر توليد شدند اما گياهچه هاي کوچکتر در مقايسه با برگهاي جوان (براون ۱۹۷۱) داشتند. برگهاي کالانچو بندرت گياهچه ها را توليد کردند موقعي که برگچه بريده شد.

اندازه برگ نيز مانند قسمتي از برگ يک فاکتور مهم براي تعدادي از جوانه هاي نابجاي تشکيل يافته در تک لپه ايها، است.
در اورنيتوگالوم برگهاي تقريباً ۲۰ سانتي متري از نظر طول با برگهاي بالا مقايسه شدند. انتهاي برگ و قطعات مياني برگ که همه تقريبا ۱۰ سانتي متر طول داشتند. همه برگها دو مرتبه مانند تعدادي از جوانه هاي نايي از هر يک از قطعات برگ توليد شدند.
قسمتهاي پاياني کمترين تعداد جوانه هاي کوچک توليد کرد اما آنها بزرگتر توليد کردند.

تشکيل جوانه نابجاروي پيازها:
در ليليوم جهشهاي قوي را بوسيله پرتوتابي پياز مي توان بدست آورد. بعد از اندازه گيري پيازها يا حتي بهتر از آن براي اندازه گيري بعد از پرتوتابي پيازها.
از آنجائيکه افزايش کلوني جهشهاي انتخاب شده بويژه در طول سالهاي اخير کند است، آن تقريباً ۵ سال زمان مي برد قبل از اينکه گياهان به حد کافي در دسترس باشند و آزمايش کافي جهشها انجام شود براي قضاوت در بهره برداري تجاري از جهش.
پيازچه هاي نايي از بعضي ديگر از گياهان پيازي بدست مي آيند، يک روش نشتي افزايش رويشي براي براي مثال سنبل مي باشد. نتايج مقدماتي با آماريليز نشان مي دهد که ظاهراً جهشهاي قوي روي قطعات متعادل پيازهاي پرتوتابي شده توليد مي شوند اما يک درصد معين نيز از شميرها مشاهده نشدند.

اهميت اصلاح بطريه جهش:
يک اثبات متقاعد کننده از ارزش تکنيک جوانه نايي براي اصلاح بطريقه جهش در گياهان تزئيني افزايش يافته به طريق روش در استرپتوکارپوس يافت شده است.
نصف برگهاي پرتوتاب يا تيمار شده بوسيله کلي بين بطور آشکار يک درصد زيادي از جهشها يا پلي پلوئيد را به ترتيب توليد کردند. تقريبا ۹۵% جهشهاي ناني بعد از پرتوتابي با دوز مطلوب کم توليد شدند بودند. بعد از تيمار نصف برگها براي تشخيص بار با کلشي بين بالاي ۳۰% از گياهچه ها تتراپلوئيدهاي سيتوشميري بودند. در کل ۸۷۵ جهش بدست آورده شد، پنج تا بطور تجاري در مدت سه سال فروخته شد در شروع آزمايش، نتايج مشابهي در آشي متر يافت شد.
اگرچه جهشهاي کمتري از استرتپوکارپوس توليد شدند، پرتوتابي برگها پائول آرنولد اشعه x، با دوز ۳۰Gy يک تعداد از جهشهاي قوي توليد شدند. کمي بيشتر از سه سال از پرتوتابي، چندين بطور تجاري بهره برداري شد. مثلا اسپرينگ تايم و ارلي آرنولد، هر دو که با گل تقريبا سه هفته زودتر از پائول آرنولد و ساير جهشها بودند.
صدها جهش قوي در سيب زميني شيرين بوسيله پرتوتابي از برگها توليد شده است. چندين تا از آنها با به ضخامت مختلف نسبت داده شدند. مانند مواد خشک و ظرفيت پروتئين رنگ ميوه و پوست (B، کاروتن) از ريشه هاي غده ها، نوع گياه و عملکرد.
در گلوين نيز صدها جهش قوي بوسيله پرتوتابي برگهاي تجريد شده از تعداد کمي هيبريدهاي تريپگوئيد بدست آمد.
پيروميا نيز مي تواند براحتي از برگهاي تجزيه شده افزايش يابد. (Brulfert,Bigo 1968).
برگهاي تجزيه شده چندين غشاء از خانواده ليليوم مانند هيانتيوس، موسکاري، و اسکيلا بسهولت پيازچه هاي نايي توليد مي کنند. اگر حتي گل دهي در دز مطلوب اشعه x، فرکانس جهش در اين گونه ها خيلي کم است، همانند يک نتيجه از هيروزيگوسيتي محدود آنها.
در ليليوم صدها جهش قوي بعد از پرتوتابي پيازها فوراً بعد از اندازه گيري بدست آمده است، يا بعد از پرتوبابي پيازها دقيقا قبل از اندازه گيري. چندين جهش احتمالي کاتتراپلوئيدها براي تستهاي بيشتر ازدياد يافته اند.
تکنيک جوانه نايي در يک آزمايش در نيکوتياناآلاتا به کار رفت. جهشهاي قوي بدست آمدند، دوباره بعد از پرتوتابي برگهاي تجزيه شده، با استفاده از اين روش جهش فردي از کلونهاي خود سازگاري بدست آورده شدند، که بوسيلۀ برخي از زمينه هاي ژنتيکي همانند موجودي گياه نامگذاري شدند و در نتيجه از اثرات اينبرودينگ جدا بودند.

جوانه هاي نابجا منشأ گرفته از پيش از يک سلول:
جوانه هاي روي ساقه اغلب بطور داخلي از بيشتر از يک سلول توسعه مي يابند، احتمالاً از يک تعداد برش داده شده.

در کرسيانتموم جوانه ها از دو يا بيشتر سلولها منشأ گرفته بودند که ممکن است از لايه هاي راس بدست آيند. در يوين ستيا بخشهاي کمر بزرگتر وحتي کامل جهش يافته بوسيله تشکيل جوانه نابجا بدست آمدند بعد از انتقال از انتهاي جوانه مانند جوانه هاي جانبي روي گياهان پرتوتابي شده.

قسمتهاي برگ و بطور واضح جهشهاي قوي سيب زميني از راههاي گوناگون مي تواند بدست آيد. فروردا (۱۹۶۵) قطعات تک چشم را پرتوتابي کرد و در ميان جهشهاي بدست آمده، نسبتاً درصد زيادي (۳۰%) به نظر رسيد پايدار باشند. چشم هاي خواب رفته يا غده ها بطور مستقيم بعد از برداشت پرتوتابي شدند، قطعات غده¬اي دو چشم و خيلي کوچک، غده¬هاي بهنگام برداشت شدند (۳-۵mm) به ترتيب به تدريج کاهش شيمري نشان دادند.

بهترين راه شناخته شده براي بدست آوردن جهشهاي قوي (غير شميري) در اين ويوو است قسمتهاي کوتاه دو چشمي يک الي ۲ ساعت قبل از پرتوتابي. براي بکار بردن دوز نسبتا بالا و سرعت هاي دوز و براي استفاده از جوانه هاي نايي که سه ماه بعد از اين پرتوتابي است، هيچ جوانه در حال توسعه زودتر دور انداخته نمي شود.

استفاده از کالوس، عموماً ممکن است يک روش با ارزش ديگري براي کاهش شميري باشد.
برگهاي کرسيانتموم مي تواند براحتي ريشه دار شود. آنها کالوس توليد مي کنند در انتهاي برگچه يا در قسمت بالايي ريشه ها که يک يا کمر جوانه هاي نابي گاهاً تشکيل مي شوند. اکثر اين جهش هاي بدست آمده در کريانتهوم شميرها بودند اگرچه تعدادي (تقريبا ۲۰%) به طور و اضح جهشهاي قوي بودند که آنها هم واضح بودند.

يک وضعيت شبيه به تشکيل جوانه نابجا در ساقه ها، ريشه ها و کالوس پيدا مي شود. موقعي که مرسيستم هاي جوانه موجود پرتوتابي مي شوند در دو مرحله رشد خيلي جوانه در حال توسعه. در اين حالت شميري نيز مي تواند محدود شود يا بعضي مواقع حتي اجتناب شود.
لحظه مطلوب براي پرتوتابي غده هاي گل کوکب فوراً بعد از کاشت مي باشد، موقعي که جوانه هاي قابل رويت وجود ندارند. از آنجائيکه بعد از مرحله زمستان گياهاني غده ها چندين مرحله جواني دهي را مي گذرانند.

پرتوتابي غده هاي تازه کشت شده حاصل مي کند شميرها نيز که آشکار جهشهاي قوي بطور خشن ۵۰% از هر کدام است. جهشهاي قوي بيشماري بطور واضح تجاري شده اند و در اندازه هاي نسبتا بزرگ رشد يافته اند. هيچ نشاني از شميري ديده نشد، اثبات شد غير مستقيم که آنها بايد قوي مي شدند.
در زنبق و سوسن بهترين زمان پرتوتابي فوراً بعد از بالا آمدن است، موقعي که نقطه رشد در جوانترين مرحله ممکن توسعه است.

توليد پلي پلوئيدهاي قوي:
چه چيزي در مورد سلولهاي جهش يافته گفته شد و نيز بکار رفت و سلولهاي پلوئيدي يقيناً گسترش يافت، در نتيجه، براي مثال در تيمار کلشي سين از رأس يک چند سلولي.

رشد آهسته عموماً سلولهاي پلي پلوئيد اغلب رقابت را با رشد سريع از دست مي دهند با سلولهاي اصلي.
تيمار کلشي سين در ترکيب با تکنيک جوانه نايي که بتازگي برگهاي تجزيه شده استفاده شدند، در يک درصد خيلي بالا از پلي پلوئيدها شميري قوي و بدون سلولي نتيجه شد.

تکنيکهاي اين وتيرو:
تکنيکهاي اين وتيرو باززايي جوانه ها و پيازچه هاي ضدعفوني شده، کاموسها سلولها و پرتوپلاستيها روي يک واسط مصنوعي را شامل مي شود. تکنيک اين ويترو مفيد واقع شده با کاربرد تجربي در تعدادي از گياهان و با سرعت بالا و تکثير رويش آزاد.
روش اين وتيرو توليد جهشهاي قوي را شامل مي شود، کاربرد موتاژنهاي شيميايي براي توليد اتوديپلوئيدها و اتوتتراپلوئيدها از هاپلوئيدها و ديپلوئيدها به ترتيب شامل مي شوند، همه بطور خودکار يا بوسيله مهار کلشي معين.

از نقطه نظر اصلاحگرهاي جهشي باززايي اين و نيروي جوانه هاي نابي روي ارگانهاي گياه يا قسمتهاي گياه که خيلي مفيد بنظر مي رسد.
اکس پلنت ها انتظار مي رود از يک يا تنها سلولهاي شناسايي ژنتيکي منشأ گرفته باشند. آنها ممکن است روي قرمز برگ توسعه يابند، برگهاي کوچک و رگبرگهاي اپيدرمي، اما دمبرگها، ساقه گل، اندازه پيازچه و کاپيتولا نيز ثابت شده که قادرند جوانه هاي نابي را در يک دامنه اي از گياهان زراعي توليد کنند.
چه چيزي در مورد گياهچه هاي سربرداري شده گفته شده است و لپه هاي تجزيه شده نيز براي آندوسپرم ها، دانه ها، زيگوتها و جنينها مناسب است. هتروزيگوسيتي از گياهان با افزايش رويش عموماً زياد هستند که سبب مي شود موارد ذکر شده در بالا مناسب نمي باشد براي استفاده در اصلاح بطريق جهش.

در اصطلاح داخلي گونه هاي آزمايشگاهي آن شايد ممکن است براي اتصال به خودبارورها متصل شود براي اجتناب از دست دادن موتاسيونها در توموسهاي L-1 و L-3 و جدائي نامطلوب در M2 بخاطر شميرها در لوکوسهاي L-2 موارد مهار شده.
اصلاحگرهاي موتاسيوني بايد بررسي کنند گياهان زراعي از علاقمندي به مسئوليت شان

براي ازدياد رويشي هم در اين دتيرو هم در اين ويوو. او بايد ترجيحاً روشهايي را جستجو کند که (a کلي از سلولها ممکن است شرکت کنند در تشکيل رأس جوانه نايي.
(b يک باززايي مستقيم اتفاق مي افتد. (ازدياد سريع، حفظ عموميت ژنتيکي)

اين واقعيت است که بيشترين رويدادهاي جهش در گياهان با ازدياد رويشي منبع از انحراف کرمدهي و بيشتر از موتاسيون هاي تک ژني است. بعبارت ديگر بيشتر از يک صفت در جهش يافته هاي عمومي مي باشد.

در جهشهاي قوي همه صفات جهش يافته بيان مي شوند، شامل نامطلوبها، از آنجائيکه در يک شمير اصلي، جائيکه براي مثال لوکوسهاي L-1 جهش مي يابند، فقط برخي از صفات جهش يافته بيان مي شوند.

مسئوليت ديگر براي بدست آوردن جهش ها يک روشي است که گياهان در محيط اين و نيرو توليد مي شوند از کالوسهاي بدون تفاوت.
در مقايسه با يک سلول در يک نوک ساقه تمايز يافته يک سلول جهش يافته در يک توده از کالوسها به نظر مي رسد تغييرات زيادي از رقابت با ديگر سلولها داشته باشد.
اکثريت جهش ها بوسيله اين روش توليد مي شوند و قوي خواهند بود، بويژه اگر جوانه ها از کشت فرعي تکراري بوسيله کالوسهاي پرتوتابي شده ايجاد شوند.
يک نسبت بالايي از گياهان شميري و غير شميري همچنين بدست مي آيند اگر:
(a تعدادي از سلولهاي آغازي از يک جوانه نايي خيلي کوچک است،
(b نسبت بين کل محيط جهش يافته و بافت کالوس جهش نيافته که مرز بين آن دو است بزرگ است.

بخش ۱۴

اصلاح از طريق جهش براي گياهان ريشه اي و غده اي:
گياهان غده اي و ريشه اي در حد هکتار در جهان رشد مي يابند. کل توليد مقدار حدوداً تن است. از نقطه نظر اصلاحي چندين گياه ريشه اي و غده اي براي بهبود مشکل ترند و نيز سودمند براي بررسي با دقت مسئوليت در کاربرد اصلاحي از طريق جهش مي¬باشند.
کاساوا: کاساوا که بعنوان نشاسته نيز مي شناسند يک منبع مهمي از غذا در زمين هاي گرمسيري است. هدف برنامه هاي انتخاب بطور عمده براي عملکرد بالا، کيفيت غذايي بهتر، اسيدسيانيدريک پائين، مقاوم در برابر ويروسها و حشرات و قابليت نگهداري است.

کاساوا و گونه هاي وحشي آن نشان مي دهند يک تغيير ژنتيکي عظيم و يک تعداد زيادي از گونه ها وجود دارند. گياه به طور نرمال آميزش مي يابد اما بصورت رويشي نيز مي تواند ازدياد يابد. تلاقي بين گونه اي نيز استفاده مي¬شود. جهش هاي جوانه گزارش شده است که براي سالهاي زيادي اتفاق مي افتند، که استفاده از کلشي بين در سعي به توليد پلي پلوئيد است.

(۱۹۶۳) Moh اولين کسي بود که از پرتو در اين گياه استفاده کرد. او قلم ساقه را پرتوتابي کرد. با اشعه گاما که بالاي ۴۰Gy بود با ۱۵۰ جوانه براي هر تيمار.
LD50 که در آن ۵۰% مواد تيمار شده تيمار نمي توانند زنده بمانند، تقريباً ۳۰Gy بود.

آبراهام (۱۹۷۰) گزارش داد که بيشتر جوانه زني جوانه ها از قلمه هاي ساقه پرتوتابي شده در دوز کمتر از ۱۵Gy بدست آمد. از آنجائيکه در ۵۰Gy هيچ جوانه اي هرگز توليد نشد. Moh و آلان (۱۹۷۳) پرتوتابي دانه گرده را مقايسه کرد با بذرها و ساقه ها. درصد پرتوتابي دانه گروه هيچ شميري تشکيل نشد.
تشخيص بين تغييرات که توسط آميزش ايجاد شده و از طريق جهش القايي سخت است. صفاتي که براي تشخيص آنها استفاده مي شود زودرسي ريشه ها هستند و محتويات پائين اسيدسيانيدريک که بندرت در گونه هاي طبيعي يافت مي شوند. گزارش شده که ده تا جهش با مقاومت بهتر به زانتوموناس مانتموتيس بوسيله تيمار EMS القا شده بود.

بايد نتيجه گرفت که اصلاح با جهش فقط کمر نقش براي بهبود کاساوا بازي کرده است.

سير و شالوت:
سير و ساير مواد غذايي شبيه به پيازها، شالوت و تره فرنگي در ميان سبزيجات مطلوب در خيلي از کشورها قرار دارند.
در طول اهلي شدن سريع سير بطور کامل از طريق رويشي بوسيلۀ گل آذين ازدياد يافت. گاهي گونه هاي جديد گلها توليد مي کنند، اما آنها هرگز بذر نمي دهند. عليرغم اين آنها در همه صفاتشان اختلاف داشتند که شامل سن رسيدگي، اندازه پياز، اندازه ميخک و تعداد ميزان رنگ مي باشد.
اما ندانستند که اين تغييرات آيا در طول دوره اي که سير به طور جنسي توليد مي شد يا از طريق جهش جوانه ايجاد شده است مي باشد. موقعي که آن از طريق رويشي عقيم شده و ازدياد يافت. از آنجائيکه دلايل عقيم بودن ناشناخته اند، تنها راه براي بدست آوردن تغييرات دور ژنتيکي بوسيله موتاسيون است، يا خود بخودي يا القاي مصنوعي.

(۱۹۷۳) Skylar گزارش داد که ميخکها با اشعه گاما پرتوتابي شدند يا با مار شدند با جهشهاي شيميايي در M1. بعنوان مثال اوليه چرخه تکثير رويش بعد از تيماري موتاژني. دوز مطلوب پرتو بنظر مي رسد کمتر از ۱۰Gy باشد.