مقاله سهم بیوتکنولوژی در اصلاح گیاهان زراعی

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله سهم بیوتکنولوژی در اصلاح گیاهان زراعی دارای ۱۸ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله سهم بیوتکنولوژی در اصلاح گیاهان زراعی  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله سهم بیوتکنولوژی در اصلاح گیاهان زراعی،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله سهم بیوتکنولوژی در اصلاح گیاهان زراعی :

سهم بیوتکنولوژی در اصلاح گیاهان زراعی

بیوتکنولوژی به مجموعه روشهایی که در طی چند سال اخیر بر مبنای پیشرفت های حاصل در بیولوژی مولکولی و سلولی به وجود آمده است اطلاق می گردد برخی از تکنیک ها مانند نجات جنین ، ریزازدیادی و کشت گرده از چند دهه قبل توسط به نژادگران برای اصلاح گیاهان زراعی به کار گرفته شده اند اما روش های دیگر مانند

تکنولوژی مارکرهای مولکولی ، دستکاری ژن و انتقال ژنتیکی هنوز در مراحل اولیه ورود در برنامه های به نژادی هستند در اکثر موراد اساسا محصول به نژادی زیاد تحت تاثیر تکنیک ها و ابزار قرار نمی گیرند بلکه فرآیند به نژادی بیشتر تحت تاثیر قرار می گیرند ارقام اصلاح شده ای که به کمک روش های مولکولی یا سلول تولید شده اند هنوز هم به روش متداول و به صورت بذر عرضه می شوند.
تکنولوژی مولکولی و سلولی از دو روش اساس فرآیندهای اصلاحی را تحت تاثیر قرار می دهند:
۱- افزایش راندمان گزینش .

۲- تولید فرم های جدیدی از تنوع ژنتکی
این که آیا این ابزار جایگزین موثر و عملی برای روش های به نژادی متداول هستند یا خیر ، به اهداف ، نوع گیاه زراعی و منابع قابل دسترسی بستگی دارد.
هدف از این فصل اشاره به فرصت های موجود برای استفاده از بیوتکنولوژی جهت رسیدن به ثبات و پایداری بیشتر نظام های کشاورزی است یک نظام کشاورزی برای پایدار بودن به ده ها و یا قرن ها سال نیاز دارد تا ضمن اینکه در جهت رفاه انسان عمل می کند کیفیت محیط نیز حفظ می شود.

محیط های اجتماعی و فیزیکی متفاوت دارای انواع مختلفی از نظام های تولید گیاهان زراعی یا ارقام مختلف عملیات زراعی و شبکه های توزیع و فروش هستند علی رغم وجود راه های مختلف برای رسیدن به پایداری ، افزایش بیش از حد جمعیت عاملی است که در حد نسبتا زیادی نظام های تولید کشاورزی را تهدید می کند کشاورزی پایدار باید از نظر تولید غذا و توانایی توزیع آن برای جمعیت موجود ، خودگردان باشد چنانچه جنبه اصولی نیازها و محدودیت های بلند مدت نظام های اجتماعی و بیولوژیکی بیشتر از منافع کوتاه مدت آن مورد توجه قرار می گیرند در آن صورت نوآوری های بیوتکنوژی در راه رسیدن به یک زندگی مطلوب جهت انسان موثر واقع خواهد شد.

این بحث منحصرا به بخش هایی از تحقیقات بیوتکنولوژی محدود می شود که در آن پیشرفت های کافی به دست آمده است و امکان بررسی نقش این روش ها در افزایش ثبات و پایداری نظام های تولید کشاورزی میسر است بحث پیرامون این موضوع خواهد بود که چگونه مارکرهای مولکولی ، کشت بافت و تکنولوژی انتقال ژنتیکی در ارزیابی کاربرد افزایش تنوع ژنتیکی گیاهان زراعی و کاهش وابستکی به عومال خارجی همانند نهادهای کشاورزی ، مفید واقع خواهد شد .بسیاری از مثالهایی که مورد بحث قرار خواهد گرفت در خصوص مقاومت به آفت و کاربردهای آن در اصلاح برنج خواهد بود.تاکید ما بر روی برنج به دلیل اهمیت این گیاه زراعی برای انسان و به دلیل فعالیت های هماهنگ بین المللی برای توسعه و نیز بکارگیری رهیافت های یبوتکنولوژیکی در اصلاح برنج می باشد.

در عین حال این مطلب به ارزیابی محدودیت های موجود در بیوتکنولوژی و اینکه چگونه پیشرفت های آتی ممکن است واقعیت های فعلی را تغییر دهد خواهد پرداخت علی رغم تحول سریع تکنیک های مولکولی و سلولی نکته مهمی که باید مد نظر داشت این است که احتمالا هنوز موثرترین فرصت ها برای استفاده از بیوتکنولوژی در اصلاح گیاهان زراعی برای کشاورزی پایدار بکار گرفته نشده است.
ارزیابی و استفاده از تنوع ژنتیکی

تنوع ژنتیکی از ملزومات اصلاح نباتات است که از تکامل طبیعی ناشی شده و جزء مهمی از پایداری نظامهای بیولوژیکی می باشد که از نظر اکولوژیکی متعادل هستند. تنوع باعث تامین قابلیت سازگاری دراز مدت و بقای جمعیت می شود. در مواردی که درجه تطابق افراد بستگی به اقلیم، عوامل خاکی و اجزای زنده محیط تغییر می کند، جمع آوری افرادی با درجه تطابق مختلف به تنوع ژنتیکی جمعیت کمک می کند. نظامهای طبیعی از نظر ژنتیکی پیچیده هستند، در حالی که نظامهای کشاورزی موجود جلوه ساده ای از آن پیچیدگی هستند. در بخش آینده نقش سه نوع از ابزار بسیار متفاوت بیوتکنولوژی تعریف و سهم آنها در ارزیابی و ارتقای تنوع ژنتیکی برای استفاده در گیاهان زراعی مورد بحث قرار خواهد گرفت.

در طول زمان، اصلاح گیاهان زراعی برای کشاورزی نوین، همواره منجر به کاهش تنوع ژنتیکی شده است. زیرا غالباً ژنوتیپهای سودمند و پرمحصول در سطح وسیع به صورت تک کشتی، کشت می شوند. برای مثال در سال ۱۹۸۴ سطح زیر کشت واریته برنج در حدود ۵/۱۰ میلیون هکتار برآورد شده است چنین استقبال وسیعی از یک واریته این برد حاکی از گسترش تعداد اندکی از ژنها در سطح یک منطقه جغرافیایی وسیع است. علی رغم اینکه این پدیده موفقیت شایان ذکری را در به نژادی گیاهان بدنبال داشته است ولی با مشکلاتی مانند چرخه های اپیدمی آفت که قبل از انقلاب سبز غیرقابل پیش بینی بود، مواجه شده است.

کشت گسترده گیاهان زراعی که از نظر ژنتیکی یکنواخت هستند ممکن است، علی رغم مزایای کوتاه مدتی که از نظر بهبود عملکرد دارد، از طریق تاثیر سطوح غیرقابل دسترس گزینش بر جمعیت آفت، در طولانی مدت ثبات عملکرد را بهم بزند. این فشار گزینشی ممکن است در محیطهایی که برای شیوع آفات مستعد هستند، نتایج جبران ناپذیری را بدنبال داشته باشد. از جمله مهمترین مثالها در این خصوص می توان به شیوع بیماری سوختگی جبران ناپذیری را بدنبال داشته باشد. از جمله مهمترین مثالها در این خصوص می توان به شیوع بیماری سوختگی برگ ذرتکه در سال ۱۹۷۱ در ایالات متحده اتفاق افتاد و شکسته شدن مقاومت به زنجره قهوه ای برنج در آسیا،

طی دهه ۱۹۷۰ اشاره نمود در برنج نیز تغییرات سریع در نژادهای بیماری سوختگی باعث شد که این تغییر از نظر زمانی جلوتر از فعالیتهای به نژادی برای تولید ارقام مقاوم باشد. به نژادگران گیاهی دائماً در جستجوی اشکال جدید هستند. ثبات عملکرد یکی از اجزای مهم کشاورزی پایدار بوده و اگر بتوان سطوح بالایی از تنوع ژنتیکی مفید را در نظامهای کشت پر محصول ترکیب نمود‌، می توان به آن دسترسی پیدا کرد.
به نژادگران هر دو نوع تنوع ژنتیکی متداول و جدید را در اختیار دارند. تنوع ژنتیکی گست

رده ای که به طور طبیعی در اکثر گونه ها یافت می شود، فرصت بسیار مناسبی را برای اصلاح گیاهان زراعی در اختیار قرار می دهد. کلکیسونهای ژرم پلاسم محلی (in situ) و یا غیرمحلی (ex situ) به این منظور ایجاد شده اند تا چنین تنوعی را در اختیار اهداف به نژادی قرار دهند. یکی از وظایف بیوتکنولوژی این است که ژرم پلاسم به ساده ترین شکل در دسترس قرار دهد. در حال حاضر اشکال جدیدی از تنوع که از طریق مهندسی ژنتیک به وجود آمده اند نیز در مخازن ژنتیکی وجود دارد که می توانند در تکنولوژی انتقال ژنتیکی بکار گرفته شوند. استفاده بیشتر از تنوع ژنتیکی موجود می تواند به ثبات محصولات کشاورزی و در نتیجه به قابلیت پایداری کمک کند. روشهایی که در اینجا مورد بحث قرار می گیرند عبارتند از مارکرهای مولکولی، کشت بافت و سلول و انتقال ژنتیکی.

مارکرهای مولکولی
طی دهه اخیر دو نوع از مارکرهای DNA تحت عنوان RFLP و RAPD به عنوان مهمترین روشها برای تهیه نقشه های ژنومی مورد استفاده قرار گرفته اند. این مارکرها به عنوان ابزارهای مناسبی در پزشکی و کشاورزی کاربرد دارند. مارکرهای DNA امکان ارزیابی تنوع ژنتیکی و تعیین وجود یا عدم وجود ژنهای مورد نظر در سطح ژنوتیپی را فراهم می کنند. روشهای جدید مارکرهای مولکولی به دلیل کاهش تدریجی در هزینه ها و سهولت در استفاده، جاذبه کاربرد این تکنولوژی را در بین اصلاح کنندگان افزایش می دهد.

در تکنولوژی RFLP از قطعات DNA کلون یافته (مارکرها) به عنوان پروب یا کاوشگر برای تعیین تنوع ژنتیکی استفاده می شود. تفاوتهای ژنتیکی بین موجودات زنده ناشی از موتاسیون و یا تغییراتی است که طی زمان در این DNA وجود می آید. روشهای مارکر مبتنی بر آنزیمهای DNA تغییراتی را که به صورت اختلاف در اندازه قطعات که به وسیله آنزیمهای محدود کننده برش داده می شوند را مشخص می کند.

شکل جدیدتر مارکر مولکولی و یا به عبارتی PAPD قطعاتی از DNA را تشکیل می دهد که از ژنوتیپ مورد نظر در شرایط مصنوعی تکثیر شده و به صورت باندهایی با وزن مولکولی مختلف روی ژل آگاروز می تونان مشاهده کرد. این طی واکنش PCR که در آن از اولیگونوکلئوئید به همراه آنزیم DNA پلی مراز (آنزیمی که امکان سنتز رشته مکمل DNA از روی رشته DNA قالب را فراهم می کند) و DNA ژنوتیپ گیاه صورت می گیرد چنانچه پرایمر در موقعیت صحیح ناحیه ژنوم باند شود و در فاصله کوتاه (کمتر از ۵ کیلو باز) از یکدیگر باشد در این واکنش قطعه DNA ازدیا می شود بنابراین تفاوت های موجود در توالی نوکلئوتید باعث می شود که نقاطی که در آن پرایمر متصل شده است متفاوت و در نتیجه اندازه قطعه ای که طی واکنش RADP ازدیاد شده است نیز متفاوت باشد.

مارکرهای RELP,RADP معرف لوسای ژنتیکی هستند که می توان محل کروموزمی آنها را تعیین و با استفاده از آنالیز لینکیج از آنها به عنوان مارکرهایی برای ژنهای با خصوصویات مهم زراعی استفاده کردRELP اولین بار توسط بوتستین و همکاران به عنوان مارکر ژنتیکی مفید شناخته شد از آن به بعد برای تیه نقشه ژنتیکی گونه های مهمی از گیاهان زراعی مهمی مانند گوجه فرنگی ، ذرت ، یونجه ، برنج، سیب زمینی ، جو وفلفل و سویا از RELP نقشه هایی ژنتیکی تعدادی از باکتری ها و قارچ های مهم نیز بر مبنای مارکرهای ملکولی تهیه شده است که در اصلاح نباتات کاربرد دارند.

نقش مارکرهای مولکولی در ارزیابی ژرم پلاسم
از انجا که اختلالات محیطی ، اکوسیستم هایی را که ژرم پلاسم در آنها یافته و هم اکنون نیز وجود دارند را تهدید می کند جمع آوری ژرم پلاسم تلاشی در جهت حفاظت از تنوع ژنتیکی می باشد از دست رفتن تنوع ژنتیکی باعث شده است که توجه و نگرانی ها در سطح جهانی نسبت به وضعیت محیطی کره زمین افزایش یابد و به همین منظور سیاست های بین المللی حفاظت از تنوع زیستی شکل بگیرد.ارزش واقعی کلکسیون های ژرم پلاسم برای برنامه اصلاح جز با طبقه بندی ارزیابی و نگهداری صحیح از آنها قابل درک نیست.

مارکرهای موکولی مانند آبزوزایم و روشهای آنالیز میتوکندریها و کلروپلاست ها می توانند در ارزیابی تنوع ژنتیکی جمعیت های طبیعی و کلکسیون های ژرم پلاسم مفید واقع می شوند در طی ۱۵ سال گذشته از این مارکرها به طور موثری در برنج توسط تعدادی از محققین بکار گرفته شده است.
همچنین از مارکرهای مولکولی برای ارزیابی کلکسیون جهانی ذرت و گونه های مختلف Brassica لوبیا ، گوجه فرنگی ، سیب زمینی و بعضی گیاهان دیگر استفاده شده است.

علی رغم توانایی بسیار زیاد مارکرهای مولکولی هنوز ابهامات زیادی وجود دارد که باید قبل از تحقیق کامل این تکنولوژی به آنها پاسخ داده شود به عنوان مثال عدم تنوع در سطح مولکولی الزاما به منزله عدم وجود تنوع ژنتیکی مفید برای اصلاح کننده نیست به طور مثال برخی از گیاهان زراعی (نظیر گوجه فرنگی،خربزه،گندم) هنگامی که با استفاده از آنزیم های محدود کننده مورد ارزیابی قرار گرفتندن پلی مورفیسم (چندشکلی) بسیار جزئی از خود نشان دادند این گیاهان از نظر مروفولوژیکی دارای تنوع زیادی هستند که می توان با برنامه های متداول به نژادی به پیشرفت های ژنتیکی خوبی یافت این در حالی است که در ذرت پلی مرفیسم بسیار مناسبی از مارکرهای

مولکولی RAPD,RFLD به دست آمده است که حتما باید از این مارکرهای مولکولی به عنوان ابزار ابزار مفیدی برای تشخیص لاینهای اینبرد خویشاوند استفاده کرد.
یکی از مزیت های استفاده از مارکرهای RAPD این است که می توان DNA را در نمونه های بسیار کوچکی از مواد گیاهی از هر یک از اندام های گیاه و یا حتی از نمونه های موجود در هر باریومها به دست آورد از این رو