رويكردهاي بيوتكنولوژي – كاربري هايي در بهبود محصول

گفته شده است كه اصطلاح بيوتكنولوژي در سال ۱۹۱۷ توسط مهندس مجارستاني كولر اريك براي توصيف يك فرايند ابداع شده است كه او براي مقياس هاي بزرگي از توليد خوكها با استفاده چغندرقند به عنوان نخستين منبع غذايي گسترش يافته اند . بر طبق بيوتكنولوژي همه خلوط كاري بودند كه بدين وسيله توليدات با استفاده سيستم هاي زنده ساخته شده اند كه حيوانات گياهان يا موجودات ذره بيني مي باشند . بدين وسيله اين تعريف بيوتكنولوژي جديد نيست اما با بشر از زمانهاي ديرين بوده است .

توسط تعريف اساسي بيوتكنولوژي كشاورزي اتفاق است كه قديمي ترين فعاليت سيستم هاي بيولوژي براي تهيه كالاها و خدمات بشري استفاده شده اند . بيوتكنولوژي رايج با دريافت توجه اي به عنوان يك منبع نوآوري از كشاورزي است كه دانشمندان به اصلاح فرايندهاي بنيادي رشد ، توسعه و تكثير مجدد قادر هستند .

بيوتكنولوژي در بهبود محصول و حفاظت ممكن است يك انتخاب براي انجام سطحهاي قابل قبول از محصولات برپايه ظرفيت محل اكوسيستم را پيشنهاد بدهد . مزرعه داران در آينده قادر به افزايش محصولات در حدود يكسال خواهند بود كه در يك فصل محدود بودند و قادر به تحمل تنوع درجه حرارت خواهند بود ، استقامت بيماريهاي متنوع در يك حالت دوستانه و ميوه ها قادر به عمل آوري روي اصل گياه خواهد بود و تمام مواد غذايي را ترش مزه مي كردند . يك تصور توليد شده است تا كه يك واقعيت عملي شود بيوتكنولوژي امروزه پر اهميت است گفته شده كه ظرف طلا در پايان رنگين كمان براي علم كشاورزي زيست شناسي ملكولي ، محيط زيست و تحقيقات پزشكي به صورت يك ضرب المثل مي باشد .

بيوتكنولوژي
بيوتكنولوژي گياهي براي همه فعاليتهاي ديگر به نسبت تنظيمات قراردادي وابسته مي باشد كه هدف در هر دو بهبود ژنتيكي ، عملكرد رخ مانگي يا ميزانهاي تكثير از كارخانجات مهم اقتصادي با بهره برداري از سلولهاي گياهي يا اجزاء تشكيل دهنده سلول براي توليد محصولات يا خدمات مفيد وابسته مي باشد .
دو رسيدگي اساسي از بيوتكنولوژي گياهي براي اصلاح محصولي گياهي هستند : ۱ ) كشت بافت گياه ۲ ) مهندسي ژنتيك گياه .
كشت بافت گياه

كشت بافت گياه به اصلاح يك روكش است كه در كشت vitro و دستكاري سلولهاي گياه ، بافتها ، اندامهايي از پروتوپلاست در زير وضعيتهاي محيطي كنترل شده و ضد عفوني شده است .
تاريخچه :
شروع آن در ابتداي۱۸۳۹ بود وقتي Schkeiden , Schwann تئوري از قدرت ايجاد يك ارگانيسم را پيشنهاد داده اند كه هر سلول پتانسيل تعيين شده و ذاتي براي صفات ارثي تكرار شده را مي گيرد . و كپي از رويدادهاي محيطي اتفاق مي افتد بعد از اينكه يك تخم شكل گرفته است يك خصوصيت رجوع يافته به عنوان قدرت ايجاد يك ارگانيسم يافته اي است .

Haberlandt اولين شخص براي اثبات قدرت و ايجاد يك ارگانيسم از كشت شده ها و تمام سلولهاي متمايز شده در ابتداي ۱۸۹۸ بود . او سلولهاي مشتق شده از بافتهاي احاطه شده از برگها ، بافتهايي از ساقه ها و موهاي پرچمي و غده اي از Tradescantia را استفاده كردهاند . بهر حال ، او مديون به تفاوتهاي ذاتي و پذيرفته شده كه به طور صحيح در ان زمان درك نشده اند . در ۱۹۲۲ Kotte ( يكي از دانش آموزان Haberlandt ) به طور موفقيت آميزي در آلمان نوك ريشه تحريك شده از نخود فرنگي و ذرت براي دوره هاي كوتاه روي حيوان بر پايه محيط كشت ، پرورش شده اند . به طور خلاصه توسط اثبات نگهدارنده رشد از ريشه هاي هويج تحريك شده دنبال شده بود . بيشتر از ۲۰ هفته در ميانگين كشت تكميل شده با

استخراج مخمر ، بهر حال ، كشت به طور نامحدود باقي نمي ماند . اما در سال ۱۹۳۴ بود وقتي white قادر به موفقيت رشد نوك ريشه گوجه فرنگي تحريك شده در vitro براي يك دوره نامشخص بود . به طور تاريخي در سال ۱۹۳۶ دوره اي براي توسعه كشت بافت گياه هر دوره اكتشاف گياه هورموني است و از ۱۹۳۷ به جلو دوره اكتشاف هورمون گياه است . در حالي كه دوره اكتشاف هورمون گياه شاهد توسعه سريع اين تكنيكها است كه دوره اكتشاف قبل از هرمون گياه ( توسعه يافته در حدود ۱۰۰ سال ) يافته هاي زمان براي فرمول بندي از مسائل بود و در انتشار vitro از بافت گياه و حيوان كشت مي شود .

اولين عمده ترين شكاف در بافت گياهي در ۱۹۳۹ مي آيد با توانايي براي رشد بافت تهاتر از تنباكو سيب زميني و هويج داخل كشت هاي طولاني مدت از توده هاي بافت غير متشكل كه پينه ناميده شده است . وان اور بك و همكاران خودش ( ۱۹۴۱ ) قادر به موفقيت رشد جنين هاي مجزا شده از Datura روي يك مكمل ميانه با شيره نارگيل در برگيرنده عامل تقسيم سلول بودند ( miller , skoog 1957 ) اثبات كرده كه تنظيم شكل گيري اندام ( ريشه و جوانه ) از پنبه تنباكو توسط دستكاري هورمون گياهي و نسبت cutokinin در محيط كشت پرورش مي يابد .

ريكر و هيلدبرانت و مولر ( ۱۹۵۴ )‌ اولين افزايش براي اولين گياه سلوليهاي مجزا شده از نيكوتين تاباكويم بودند . Steward ( 1958 ) تفكيكي از جنين هاي Somatic در تعليق كشت هايي از هويج را كشف كرده اند كه به تخم جنين هاي نرمال شباهت دارد . Cocking ( 1961 ) اولين جدايي آنزيم پروتوپلاست گياهي بود . پروتوپلاستها از تعداد زيادي از بافتهاي گياهان و پينه ، دستكاري شده و متمايز شده داخل گياهان حاصلخيز مجزا شده بودند . تئوري قدرت ايجاد يك ارگانيسم از سلولهاي گياهان آنسوي اين ترديدها اثبات شده بودند .
تكنيكهاي متفاوت از كشت بافت گياهان در هر دو به طور روزمره استفاده شده اند يا پتانسيل بزرگي براي بهبود مستقيم سرعت يا كارآيي از همه انواع محصولات گياهي را دارد شامل كشاورزي باغباني و جنگلداري است .

اهداف كشت بافت گياه
روش هاي بهبود محصول بر پايه درستي براي – نوع روشهاي انتشار هستند . هدف نهايي مهمترين تكنيكهاي كشت بافت از گياهان پيشين از يك گياه براي بدست آوردن گياه ارشد به طور ژنتيكي و سلامتي است . براي بهبود توارپ ژنتيكي ضروري است كه تغيير و انتخاب DNA سالم از تنها سلول قابل روئيت و گياه ترميم شده از آن براي مقياس بزرگي از تكثير غير جنسي از گياهان بيمار ، مخصوصاٌ تغييرات ژنتيكي EPIGENETIC درك نشده است . براي دست يابي يك سلول قابل روئيت براي تغييرات ژنتيكي قادر مي باشد كه فاصله غير متشكل شده مرحله نامتمايز مانند مرحله پينه در يك يا دو مرحله از گياه به گياهان پيشين است كه براي دستكاري VITRO از گياهان ، نگهداري وضعيت متمايز شده از گياه ضروري است .

وضعيتهاي كشت : محيط كشت
گياهان رشد يافته مزرعه ، كشتهايي از بافتهاي همه كوچكترين و بزرگترين عناصر در نسبتهاي مناسب بعلاوه منابع كربن و ويتامين ها را احتياج دارند . مهمترين بخش در فرمول سازي كه به خوبي تعريف شده محيط كشت بافت گياه براي يك دامنه وسيع از كاربردها توسط Murashige , Skoog (1962 ) ساخته شده بود . محيط تدبير شده توسط Murashige , Skoog به طور وسيع محيط استفاده شده در كشت بافت گياهان مخصوصاٌ گياهانherbaceous است . براي انواع ديگر ، مانند گياهان چوبي ، يك محيطي از گياهان چوبي را ( wpu ) را گسترش داده بود . انتخاب محيط كشت بافت با نوع گياهان پيشين ، هدف از كشت و مرحله گسترش از اصل گياه متنوع است بر اين مبنا كار انجام مي شود .

تهويه مناسب براي رشد پرورش گياهان لازم است كه در ميان تداوم ارتعاش از تعادل مايع يا در ميان يك پشتيبان جامد از agar – agar تضمين شده مي باشد كه يك اشتياق از جلبك دريايي است و مي تواند به عنوان عامل ماده ژلاتيني در پيشترين واسطه هاي كشت بافت استفاده شده باشد . ديگر احتياجات براي پرورش روينده نور است . پرورش پينه ممكن است يا ممكن نيست نور مناسب احتياج داشته باشد . اما جوانه هاي افزايش يافته و تكثير شده و جوانه هاي ريشه نور كافي درجه حرارت و رطوبت را احتياج دارند . تنظيم كننده هاي رشد براي محيط پرورش وابسته شده به اهداف افزوده شده اند .

راه انداري كشت بافت
هدف عمده يك راه اندازي موثر از كشت بافت براي تهيه گندزدايي و ميحط كنترل شده و براي دادن بيشترين هزينه هاي موثر در راه اندازيه است . ناحيه هاي قابل تشخيص فضاي ذخيره سازي براي مواد شيميايي پشم شيشه و فرآورده هاي ديگر هستند كه واسطه هاي آمادگي و ناحيه اتوكلاو و ناحيه شستن و خشك كردن ، ناحيه اي براي تلقيح و دوره نهفتگي ،

ناحيه هاي سخت براي پرورش و گلخانه ها براي بافت كشت شده گياهان را شامل مي شود . اندازه آزمايشگاه كشت بافت وابسته به جنبه ها و حجم كشت ، كشت بافت موثر متنوع است و تجهيرات اصلي احتياج شده تعادلها ، كوره ها ، متر PH مركز از گريز ها ، ميكروسكوپها ، اتوكلاوها ، راه اندازي تقطير آب ، كوره هواي گرم ، تنگ مه و غيره هستند برخي از تجهيزات مشخص شده براي مهندسي ژنتيك و بررسي تبديلها طيف نور سنج ، مركزهاي گريز سرعت بالا خنك كنندگي دستگاههاي electrophertic عمق يخدانها ، خنك كننده منجمد شده ، عبور نور از DNA و سيستم مستندات ژل ، تركيب كننده و تركيب دهنده DNA را شامل مي شود .

تكنيكهاي كشت بافت
تكنيكها و كابردهاي كشت متنوع بافت گياه در انتشار موثر را رسيدگي مي كند ، توليد و بهبود محصول گياهان در زير خلاصه شده است .
۱- حداقل انتشار
۲- پرورش نيم دانه شده
۳- هيبريد شدگي نامحدود
۴- تنوع Samaclonal
5- آميختگي و كشت پروتوپلاست
۶- نگهداري گونه ها
۷- حفاظت IN vitro

حداقل انتشار
كاربرد كشت بافت گياهان در برنامه هاي بهبود محصول منحصراٌ روي دسترسي تكنيكهاي براي ترميم تمام گياهان در ميان آنها وابسته است . تكثير غير جنسي از گياهان تمام كشت بافت ( in votro )‌ به حداقل انتشار رجوع كرده است . تا آنجا كه تكنيكهاي انتشار in vitro نگران كننده اند كه در حقيقت آنها صرفاٌ تفسير مدل كوچكي از تكنيكهاي انتشار گياهان متعارفي هستند و در زير محيط گندزدايي شده انجام شده اند . زيرا از اين فقط انتشار غير جنسي in vitro به عنوان حداقل انتشار نام گذاري شده است .
حداقل انتشار تعداد زيادي مزيت روي روشهاي قراردادي از انتشار گياه مانند افزايش مقياس بزرگي از درستي – نوع گياهان ، در ميان تكنيكهاي موجود سلانه بيماري گياهان و نگهداري فضا و زمان را پيشنهاد مي دد . روشهاي اصلي از حداقل انتشار هستند :

۱- حداقل انتشار در ميان تكثير غنچه جوانه
۲- حداقل انتشار در ميان جوانه هاي غير موروثي
۳- كشت نوك meristem taberization
4- In vitro
5- پيدايش چنين Somatic
حداقل انتشار در ميان تكثير غنچه جوانه : توده انتشار در ميان تكثير غنچه جوانه مربوط به زاويه رأس و واقع در گوشه مهمترين تكنيكهاي قابل اعتماد از انتشار توده است . گياهان پيشين براي حداقل انمتشار مي تواند از گياهان خوابيده يا روينده مي تواند از گياهان خوابيده يا روينده فعال بدست آمده باشد . به طور فعال جوانه هاي روينده مي تواند از گياهان با رشد در مزرعه يا گلخانه ها جمع آوري شده باشد . ناخالصي گياهان پيشين معمولاٌ كمترين مسئله است وقتي نوكهاي جوانه در گلخانه ها جمع آوري شده اند ، مخصوصاٌ اگر مراقبت براي نگهداري آب خارج از جوانه ها در طول مراقبت گلخانه انجام گرفته شده است .
ابداع پرورش جوانه ها و برگها با دقت براي حداقل صدمه براي ساقه برداشته شده اند . با بررسي يك شستشوي كاملاٌ ابتدايي در زير شير اب ف جوانه ها در حل يك شوينده خيلي رقيق دنبال شده توسط سترون در كلريد جيوه رقيق يا سديم يا كلسيم ماده حل كننده در برگيرنده يك قطره از نمك ، viz – Tween – ۲۰ يا teepol و غيره شستشو داده شده اند . سپس چندين بار در آب عقيم شستشو داده شده قبل از اينكه روي محيط مواد مغذي انتقال داده شده باشد . شيبهاي سريع در الكل اتيليك همچنين براي نوكهاي جوانه روينده خيلي فعال انجام شده اند .
كشت هخاي گندزدايي سپس براي تكثير ميانه با يك تركيب هورموني انتقال يافته اند . جوانه هاي افزايش يافته و تكثير شده سپس براي حد وسط ريشه در زير وضعيتهاي in vitro انتقال يافته اند و گياهان ريشه دار براي گلخانه ها براي سازش با محيط انتقال يافته اند . در ميان حداقل انتشار ميانكين نسبت تكثير از يك گياه مي تواند توسط تقريباٌ ۱۰۰۰۰ بار افزايش يافته باشد . سرعت افزايش ممكن است در يكي از دو روش دنبال شده انجام گرفته باشد . در اولين مورد ، وجود جوانه هاي واقع در گوشه در گياهان پيشين و در شاخه هاي

توسعهي افته براي گسترش داخل شاخه ها تحريك شده اند ( يك جوانه واقع در گوشه در محور هر برگ موجود است)‌ اين توسط يك غلظت نسبتاٌ زياد از cytokinin در محيط انجام شده است (‌افزايش شاخه هاي محوري ) بعد از يك دوره مناسب هر شاخه محوري وجود داشته است و براي يك محيط تازه مناسب براي افزايش شاخه هاي محوري انتقال يافته اند . نسبتاٌ شاخه ها ممكن است براي محيط ريشه و توالي انتقالات براي خاك انتقال يافته باشد . دومين رسيدگي براي گونه هاي آنها كاربرد پذير است كه شاخه هاي محوري افزايش يافته نمي تواند انجام گرفته باشد . در چنين مواردي هر نوك ريشه / جوانه محوري داخل يك جوانه تنها توسعه مي يابد . جدايي هاي گره ( هر يك در بر گيرنده يك گره ) از ساقه هاي آنها و كشت شده براي افزايش در آينده موجود هستند .

حداقل انتشار يك تكنيك بيوتكنولوژي جذاب با وجود روش هايي در برنامه هاي بهبود مصحول در چندين آزمايشگاه تجاري و گلخانه هاي سراسر جهان است . ضرورت براي اين روش چند ميليون دلاري از كشت بافت از تقاضاهاي افزايش يافته براي پرورش گل گياهان مانند گلها و شاخ و برگ گياهان برخاسته شده اند . پرورش گل در ميان مزرعه هاي كوچك و چند مليتي عمومي مي باشد . برخي انتشار تجاري در Netherlands , uk , USA در حدود ۵ ميليون ، گياه هر سال توليد مي كنند .

در هند در حدود ۵۱ شركت دانه هاي پيوندي آمريكاي co , Hindustanlevers ltd , Av Tlomas , khadays . SPIC , Indo را شامل مي شود كه در عمل كشت بافت از محصولات باغباني متفاوت درگير شده اند . قطع گلها و شاخ و برگ گياه آرايشي در تقاضاي بزرگي مانند گل سرخ ، ميخك ضد پر هستند كه به طور روزمره روي اساس تجاري با استفاده حداقل انتشار رشد يافته اند . در Lucknow , wational , Botanical Institutesector , Govt موسسه هندي از بررسي باغباني ، Bangalore براي عمل كشت بافت روي آرايش گياهان شناخته شده اند . Av . Thomas , Co.ltd در هند ، پيشگام در مزرعه با كشت بافت موز در ۱۹۸۴ بودنند و داخل كشت بافت از گياهان آرايشي مثل Orchids , Liles , Lilies , Gerbera گوناگون بوده است .