روشهای بیوتکنولوژی اصلاح گیاهان دارویی

اگرچه کاشت گیاهان دارویی به هزاران سال پیش باز می‌گردد ولی باید گفت که در مورد اصلاح آنها تاکنون پیشرفت قابل ملاحظه‌ای صورت نگرفته است و در حال حاضر، تعداد کالتیوارهای مفید به‌دست آمده بر اثر اصلاح گیاهان دارویی اندک است. هدف از اصلاح گیاهان دارویی، افزایش کمیت و کیفیت آن دسته از مواد مؤثره در این گیاهان است که در صنایع دارویی از اهمیت خاصی برخوردار هستند. در سال‌های اخیر توجه خاصی از جانب سازمان‌های مختلف در کشورهای جهان در ارتباط با اصلاح این گیاهان صورت گرفته است. در این راستا استفاده از تکنیکهای وابسته به کشت بافت و بیوتکنولوژی به منظور ارتقاء صفات کمی و کیفی و کاهش زمان اصلاح نباتات از اهمیت خاصی برخوردار است.
کشت بافت
با تکنیک کشت بافت می توان از یک سلول به یک گیاه کامل دست یافت. در این تکنیک از روشهای جنین زایی ریزازدیادی و اندام زایی استفاده میگردد.استفاده از این تکنیک به همراه موتاسیون باعث سرعت بخشیدن به تکثیر انبوه تولید گیاهان عاری از بیماری انجام کار در تمام طول سال و کاهش هزینه خواهد شد.
اولین مرحله تکثیر قسمت مورد نظر در گیاه می باشد.پس از تعیین دز مناسب و انجام تیمار پرتوتابی و تکثیر دوباره گزینش درشرایط In-vitro با اعمال تیمار تنش صورت میگیرد .گیاهان گزینش شده بعد از انتقال به گلدان جهت سازگاری و تکثیر دوباره جهت سلکسیون انتهایی در مزرعه کشت شده و سپس مورد بررسی های تغییرات زنتیکی قرار خواهند گرفت.
یکی از بخش‌های مهم بیوتکنولوژی “کشت بافت” است که کاربردهای مختلف آن در زمینة گیاهان دارویی، از جنبه‌های مختلفی قابل بررسی است:
باززایی در شرایط آزمایشگاهی ( In-Vitro Regeneration )
تکثیر گیاهان در شرایط آزمایشگاهی، روشی بسیار مفید جهت تولید داروهای گیاهی باکیفیت است. روش‌های مختلفی برای تکثیر در آزمایشگاه وجود دارد که از جملة‌ آنها، ریزازدیادی است. ریزازدیادی فواید زیادی نسبت به روش‌های سنتی تکثیر دارد. با ریزازدیادی می‌توان نرخ تکثیر را بالا برد و مواد گیاهی عاری از پاتوژن تولید کرد. گزارش‌های زیادی در ارتباط با بکارگیری تکنیک ” کشت بافت ” جهت تکثیر گیاهان دارویی وجود دارد. با این روش برای ایجاد کلون‌های گیاهی از تیرة لاله در مدت 120 روز بیش از 400 گیاه کوچک همگن و یک شکل گرفته شد که 90 درصد آنها به رشد معمولی خود ادامه دادند. برای اصلاح گل انگشتانه، از نظر صفات ساختاری، مقدار بیوماس، میزان مواد مؤثره و غیره با مشکلات زیادی مواجه خواهیم شد ولی با تکثیر رویشی این گیاه از راه کشت بافت و سلول، می‌توان بر آن مشکلات غلبه نمود. چنان‌که مؤسسة گیاهان دارویی بوداکالاز در مجارستان از راه کشت بافت و سلول گل انگشتانه موسوم به آکسفورد، توانست پایه‌هایی کاملاٌ همگن و یک شکل از گیاه مذکور به‌دست آورد.
باززایی از طریق جنین‌‌زایی سوماتیک (غیرجنسی)
تولید و توسعة مؤثر جنین‌های سوماتیک، پیش‌نیازی برای تولید گیاهان در سطح تجاری است. جنین‌زایی سوماتیک فرآیندی است که طی آن گروهی از سلول‌ها یا بافت‌های سوماتیک، جنین‌های سوماتیک تشکیل می‌دهند. این جنین‌ها شبیه جنین‌های زیگوتی (جنین‌های حاصل از لقاح جنسی) هستند و در محیط کشت مناسب می‌توانند به نهال تبدیل شوند. باززایی گیاهان با استفاده از جنین‌زایی سوماتیک از یک سلول، در بسیاری از گونه‌های گیاهان دارویی به اثبات رسیده است. بنابراین در این حالت با توجه به پتانسیل متفاوت سلول‌های مختلف در تولید یک ترکیب دارویی، می‌توان گیاهانی با ویژگی برتر نسبت به گیاه اولیه تولید نمود.
حفاظت گونه‌های گیاهان دارویی از طریق نگهداری در سرما
با تکیه بر کشت بافت و سلول می‌توان برای نگهداری کالتیوارهای مورد نظر در بانک ژن یا برای نگهداری طولانی مدت اندام‌های تکثیر گیاه در محیط نیتروژن مایع، اقدام نمود. نگهداری در سرما، یک تکنیک مفید جهت حفاظت از کشت‌های سلولی در شرایط آزمایشگاهی است. در این روش با استفاده از نیتروژن مایع (196- درجه سانتی‌گراد) فرآیند تقسیم سلولی و سایر فرآیندهای متابولیکی و بیوشیمیایی متوقف شده و در نتیجه می‌توان بافت یا سلول گیاهی را مدت زمان بیشتری نگهداری و حفظ نمود. با توجه به اینکه می‌توان از کشت‌های نگهداری شده در سرما، گیاه کامل باززایی کرد، لذا این تکنیک می‌تواند روشی مفید جهت حفاظت از گیاهان دارویی در معرض انقراض باشد. مثلاً بر اساس گزارشات منتشر شده، روش نگهداری در سرما، روشی مؤثر جهت نگهداری کشت‌های سلولی گیاهان دارویی تولیدکنندة آلکالوئید همچون Rauvollfia serpentine , D. lanalta , A. belladonna , Hyoscyamus spp . است. این تکنیک، می‌تواند جهت نگهداری طیفی از بافت‌های گیاهی چون مریستم‌ها، بساک و دانة گرده، جنین، کالوس و پروتوپلاست به‌کار رود. تنها محدودیت این روش، مشکل دسترسی به نیتروژن مایع است.
تولید متابولیت‌های ثانویه از گیاهان دارویی
از لحاظ تاریخی، اگرچه تکنیک ” کشت بافت ” برای اولین بار، در سال‌های 1940-1939 در مورد گیاهان به‌کار گرفته‌شد، ولی در سال 1956 بود که یک شرکت دارویی در کشور آمریکا ( Pfizer Inc ) اولین پتنت را در مورد تولید متابولیت‌ها با استفاده از کشت توده‌ای سلول‌ها منتشر کرد. کول و استابو (1967) و هبل و همکاران (1968) توانستند مقادیر بیشتری از ترکیبات ویسناجین ( Visnagin ) و دیوسجنین ( Diosgenin ) را با استفاده از کشت بافت نسبت به حالت طبیعی (استخراج از گیاه کامل) به‌‌دست آورند. گیاهان، منبع بسیاری از مواد شیمیایی هستند که به‌عنوان ترکیب دارویی مصرف می‌شوند. فرآورده‌های حاصل از متابولیسم ثانویه گیاهی ( Secondary Metabolite ) جزو گرانبهاترین ترکیب شیمیایی گیاهی ( Phytochemical ) هستند. با استفاد از کشت بافت می‌توان متابولیت‌های ثانویه را در شرایط آزمایشگاهی تولید نمود. لازم به‌ذکر است که متابولیت‌های ثانویه، دسته‌ای از مواد شامل اسیدهای پیچیده، لاکتون‌ها، فلاونوئیدها و آنتوسیانین‌ها هستند که به‌صورت عصاره یا پودرهای گیاهی در درمان بسیاری از بیماری‌های شایع به‌کار برده می‌شوند.
راهکارهای افزایش متابولیت‌های ثانویه گیاهی از طریق کشت بافت
1- استفاده از محرک‌های ( Elicitors ) زنده و غیر زنده‌ای که می‌توانند مسیرهای متابولیکی سنتز متابولیت‌های ثانویه را تحت تأثیر قرار داده و میزان تولید آنها را افزایش دهند. لازم به‌ذکر است که این محرک‌ها در شرایط طبیعی نیز بر گیاه تأثیر گذاشته و باعث تولید یک متابولیت خاص می‌شوند.
2- افزودن ترکیب اولیة ( Precursor ) مناسب به محیط‌کشت، با این دیدگاه که تولید محصول نهایی در نتیجه وجود این ترکیبات در محیط‌کشت، القاء شود.
3- افزایش تولید یک متابولیت ثانویه در اثر ایجاد ژنوتیپ‌های جدیدی که از طریق امتزاج پروتوپلاست یا مهندسی ژنتیک، به‌دست می‌آیند.
4- استفاده از مواد موتاژن جهت ایجاد واریته‌های پربازده
5- کشت بافت ریشة گیاهان دارویی (ریشه، نسبت به بافت‌های گیاهی دیگر، پتانسیل بیشتری جهت تولید متابولیت‌های ثانویه دارد)
مثال‌های قابل ذکر آنقدر زیاد است که تصور می‌شود هر ماده‌ای با منشاء گیاهی، از جمله، متابولیت‌های ثانویه را می‌توان به‌وسیلة کشت‌های سلولی تولید کرد: از جمله ترکیباتی که از طریق کشت سلولی و کشت بافت به تولید انبوه رسیده است،‌ داروی ضد سرطان تاکسول است. این دارو که در درمان سرطان‌های سینه و تخمدان به‌کار می‌رود از پوست تنه درخت سرخدار ( Taxus brevilifolia L. ) استخراج می‌گردد. از آنجایی‌که تولید تاکسول به‌دلیل وجود 10 هستة استروئیدی در ساختار شیمیایی آن بسیار مشکل است و جمعیت طبیعی درختان سرخدار نیز برای استخراج این ماده بسیار اندک است، لذا راهکار دیگری را برای تولید تاکسول باید به‌کار گرفت. در حال حاضر، برای تولید تاکسول از تکنیک کشت بافت و کشت قارچ‌هایی که بر روی درخت رشد کرده و تاکسول تولید می‌کنند،‌ استفاده می‌گردد.
سولاسودین ( Solasodine ) نیز از ترکیبات دیگری است که از طریق کشت سوسپانسیون سلولی گیاه Solanum eleganifoliu به‌دست می‌آید. از جمله متابولیت‌های دیگری که از طریق تکنیک کشت بافت و در مقیاس تجاری تولید می‌شود، شیکونین ( Shikonin ) (رنگی با خاصیت ضد حساسیت و ضد باکتری) است. مثال‌های زیر گویای کارایی تکنیک کشت بافت در تولید متابولیت‌های ثانویه است.
تولید آلکالوئید پیرولیزیدین ( Pyrolizidine ) از کشت بافت ریشة Senecio sp ، سفالین ( Cephaelin ) و امتین ( Emetine ) از کشت کالوس Cephaelis ipecacuanha ، آلکالوئید کوئینولین ( Quinoline ) از کشت سوسپانسیون سلولی Cinchona ledgerione و افزایش بیوسنتز آلکالوئیدهای ایندولی با استفاده از کشت سوسپانسیون سلولی گیاه Catharanthus roseus .
استفاده از بیورآکتورها در تولید صنعتی متابولیت‌های ثانویه
تولید متابولیت ثانویة گیاهی با خصوصیات دارویی در شرایط آزمایشگاهی، فواید زیادی در مقایسه با استخراج این ترکیبات از گیاهان، تحت شرایط طبیعی دارد. کنترل دقیق پارامترهای مختلف، سبب می‌شود که کیفیت مواد حاصل در طول زمان تغییر نکند. درحالی که در شرایط طبیعی مرتباٌ تحت تأثیر شرایط آب و هوایی و آفات است. تحقیقات زیادی در زمینة استفاده از کشت‌های سوسپانسیون و سلول گیاهی برای تولید متابولیت‌های ثانویه صورت گرفته است. از جمله ابزارهایی که برای کشت وسیع سلول‌های گیاهی به‌کار رفته‌اند، بیورآکتورها هستند. بیورآکتورها، مهمترین ابزار در تولید تجاری متابولیت‌های ثانویه از طریق روش‌های بیوتکنولوژیک، محسوب می‌شوند.
مزایای استفاده از بیورآکتورها در کشت انبوه سلول‌های گیاهی عبارتند از:
1- کنترل بهتر و دقیق‌تر شرایط خاص مورد نیاز برای تولید صنعتی ترکیبات فعال زیستی از طریق کشت سوسپانسیون سلولی
2- امکان تثبیت شرایط در طول مراحل مختلف کشت سلولی در بیورآکتور
3- جابجایی و حمل‌ونقل آسان‌تر کشت (مثلاً، برداشتن مایه‌کوبه در این حالت راحت است)
4- با توجه به اینکه در شرایط کشت سوسپانسیون، جذب مواد غذایی به‌وسیلة سلول‌ها افزایش می‌یابد، لذا نرخ تکثیر سلول‌ها زیاد شده و به‌تبع آن میزان محصول (ترکیب فعال زیستی) بیشتر می‌شود.
5- در این حال، گیاهچه‌ها به آسانی تولید و ازدیاد می‌شوند.
سیستم بیورآکتور برای کشت‌های جنین‌زا و ارگانزای چندین گونة گیاهی به‌کار رفته است که از آن‌جمله می‌توان به تولید مقادیر زیادی سانگئینارین ( sanguinarine ) از کشت سوسپانسیون سلولی Papaver somniferum با استفاده از بیورآکتور، اشاره کرد. با توجه به اینکه بیورآکتورها، شرایط بهینه را برای تولید متابولیت‌های ثانویه از سلول‌های گیاهی فراهم می‌آورند، لذا تغییرات زیادی در جهت بهینه‌سازی این سیستم‌ها، برای تولید مواد با ارزش دارویی (با منشأ گیاهی) همچون جینسنوساید ( ginsenoside ) و شیکونین صورت گرفته است.
نشانگرهای مولکولی
بخش مهم بعدی دارای کاربرد فراوان در حوزة گیاهان دارویی، “نشانگرهای مولکولی” است. قبل از اینکه به موارد کاربرد نشانگرهای مولکولی پرداخته شود، لازم است دلایل لزوم استفاده از نشانگرهای مولکولی در زمینة گیاهان دارویی ذکر شود:
دلایل استفاده از نشانگرهای مولکولی در زمینة گیاهان دارویی
فاکتورهایی همچون خاک و‌ شرایط آب و هوایی، بقای یک گونة خاص و همچنین محتوای ترکیب دارویی این گیاه را تحت تأثیر قرار می‌دهند. در چنین حالاتی علاوه بر اینکه بین ژنوتیپ‌های مختلف یک گونه تفاوت دیده می‌شود از لحاظ ترکیب دارویی فعال نیز با هم فرق می‌کنند. در هنگام استفادة تجاری، از این گیاه دو فاکتور، کیفیت نهایی داروی استحصالی از این گیاه را تحت تأثیر قرار می‌دهند:
1- تغییر محتوای یک ترکیب دارویی خاص در گیاه مورد نظر
2- اشتباه گرفتن یک ترکیب دارویی خاص با اثر کمتر که از گیاهان دیگر به‌دست آمده است. به‌جای ترکیب دارویی اصلی که از گیاه اصلی به‌دست می‌آید.
چنین تفاوت‌هایی، مشکلات زیادی را در تعیین و تشخیص گیاهان دارویی خاص، با استفاده از روش‌های سنتی (مرفولوژیکی و میکروسکوپی)، به‌دنبال خواهد داشت. برای روشن‌شدن موضوع به مثال زیر توجه کنید:
کوئینون یک ترکیب دارویی است که از پوست درخت سینکونا ( cinchona ) به‌دست می‌آید. پوست درختان سینکونا که در جلگه‌ها کشت شده‌اند، حاوی کوئیونی است که از لحاظ دارویی فعال است. گونه‌های مشابهی از این درخت وجود دارند که به‌روی تپه‌ها و زمین‌های شیبدار رشد می‌کنند و از لحاظ مرفولوژیکی (شکل ظاهری) مشابه گونه‌هایی هستند که در جلگه‌ها رشد می‌کنند، اما در این گونه‌ها کوئیون فعال وجود ندارد.
در طول دهه‌های گذشته، ابزارهایی که برای استانداردسازی داروهای گیاهی به‌وجود آمده‌اند، شامل ارزیابی ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک و همچنین تعیین نیمرخ شیمیایی ( Chemoprofiling ) مواد گیاهی بوده‌اند. قابل ذکر است که نیمرخ شیمیایی، الگوی شیمیایی ویژه‌ای برای یک گیاه است که از تجزیة عصارة‌ آن گیاه به‌وسیلة تکنیک‌هایی چون TLC و HPTLC و HPLC به‌دست آمده است. ارزیابی ماکروسکوپیک مواد گیاهی نیز بر اساس پارامترهایی چون شکل، اندازه، رنگ، بافت،‌ خصوصیات سطح گیاه، مزه و غیره صورت می‌گیرد. علاوه بر این، بسیاری از تکنیک‌های آنالیز، همچون آنالیز حجمی ( Volumetric Analysis )، کروماتوگرافی گازی (Gas Chromatography )، کروماتوگرافی ستونی ( Column Chromatography ) و روش‌های اسپکتروفتومتریک نیز برای کنترل کیفی و استانداردسازی مواد دارویی گیاهی، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
گرچه در روش‌های فوق، اطلاعات زیادی در مورد یک گیاه دارویی و ترکیبات دارویی موجود در آن فراهم آید، ولی مشکلات زیادی نیز به‌همراه دارد. مثلاً برای اینکه یک ترکیب شیمیایی به‌عنوان یک نشانگر ( Marker ) جهت شناسایی یک گیاه دارویی خاص، مورد استفاده قرار گیرد، باید مختص همان‌گونة گیاهی خاص باشد، در حالی‌که همة گیاهان دارویی، دارای یک ترکیب شیمیایی منحصربه‌فرد نیستند. همچنین بین بسیاری از مولکول‌های شیمیایی که به‌عنوان نشانگر و یا ترکیب دارویی خاص مدنظر هستند، هم‌پوشانی معنی‌داری وجود دارد؛ این موضوع در مورد ترکیبات فنولی و استرولی حادتر است.
یکی از عوامل مهم دیگری که استفاده از نیمرخ شیمیایی را محدود می‌سازد، ابهام در داده‌های حاصل از انگشت‌نگاری شیمیایی (Chemical Fingerprinting) است. این ابهام، در اثر تجمع مواد مصنوعی در پروفیل شیمیایی حادث می‌شود. علاوه بر این، فاکتورهای دیگری، پروفیل شیمیایی یک گیاه را تغییر می‌دهند. که از جمله این فاکتورها می‌توان فاکتورهای درونی چون عوامل ژنتیکی و فاکتورهای برونی چون کشت، برداشت، خشک‌کردن و شرایط انبارداری گیاهان دارویی را ذکر نمود. مطالعات شیموتاکسونومیکی (طبقه‌بندی گیاهان بر اساس ترکیبات شیمیایی موجود در گیاه) که به‌طور معمول در آزمایشگاه‌های مختلف استفاده می‌شوند، تنها می‌توانند به‌عنوان معیار کیفی در مورد متابولیت‌های ثانویه، مورد استفاده قرار می‌گیرند و برای تعیین کمی این ترکیبات، استفاده از نشانگرهای ویژه (شیمیایی) که به‌کمک آن به آسانی بتوان گونه‌های گیاهان دارویی را از یکدیگر تشخیص داد، یک الزام است. در این رابطه، همان‌طور که در فوق ذکر شد، در هرگیاه یک نشانگر منحصر به فرد را نمی‌توان یافت.
مشکلی که در شناسایی گونه‌های گیاهان دارویی با استفاده از صفات مرفولوژیک وجود دارد، وجود نام‌های گیاهشناسی متفاوت در مورد یک گیاه در نواحی مختلف جهان است. در این حالت ممکن است گونه‌های گیاهان دارویی نادر و مفید، با گونه‌های دیگری که از لحاظ مرفولوژیکی به گیاه اصلی شبیه‌اند، اشتباه فرض شوند.
بنابراین، با توجه به مشکلات موجود در زمینة شناسایی گیاهان دارویی با استفاده از روش‌های سنتی و با توجه به پیشرفت محققین در زمینة ایجاد نشانگرهای DNA ‌،‌ استفاده از این تکنیک‌های نوین می‌تواند ابزاری قدرتمند در استفاده کارا از گونه‌های مؤثر دارویی محسوب شود. از جمله مزایای این نشانگرها، عدم وابستگی به سن و شرایط فیزیولوژیکی و محیطی گیاه دارویی است. پروفیلی که از انگشت نگاری DNA یک گیاه دارویی به‌دست می‌آید، کاملاً به همان گونه اختصاص دارد. همچنین برای استخراج DNA به‌عنوان مادة آزمایشی در آزمایشات نشانگرهای مولکولی، علاوه بر بافت تازه، می‌توان از بافت خشک نیز استفاده نمود و از این رو، شکل فیزیکی نمونه برای ارزیابی آن گونه، اهمیت ندارد. نشانگرهای مختلفی بدین منظور ایجاد شده‌اند که از آن جمله می‌توان به روش‌های مبتنی بر هیبریداسیون (مانند RFLP )، روش‌های مبتنی بر RCR (مانند AFLP ) و روش‌های مبتنی بر توالی‌یابی (مانند ITS ) اشاره کرد.
برخی موارد کاربرد نشانگرهای DNA در زمینة گیاهان دارویی
ارزیابی تنوع ژنتیکی و تعیین ژنوتیپ (Genotyping)
تحقیقات نشان داده است که شرایط جغرافیایی،‌ مواد دارویی فعال گیاهان دارویی را از لحاظ کمی و کیفی، تحت تأثیر قرار می‌دهد. بر پایة تحقیقات انجام شده، عوامل محیطی محل رویش گیاهان دارویی در سه محور زیر بر آنها تاثیر می‌گذارد:
1- تاثیر بر مقدار کل مادة مؤثرة گیاهان دارویی
2- تاثیر بر عناصر تشکیل دهندة مواد مؤثره
3- تاثیر بر مقدار تولید وزن خشک گیاه
عوامل محیطی که تاثیر بسیار عمده‌ای بر کمیت و کیفیت مواد مؤثرة آنها می‌گذارد عبارتنداز نور، درجه حرارت، آبیاری و ارتفاع محل. بنابراین نیاز است که به‌دقت این موضوع مورد بررسی قرار گیرد. به این خاطر، بسیاری از محققین، تأثیر تنوع جغرافیایی بر گیاهان دارویی را از لحاظ تغییرات در سطوح مولکول DNA (ژنتیک) مطالعه نموده‌اند. این برآوردها از تنوع ژنتیکی می‌تواند در طراحی برنامه‌های اصلاحی گیاهان دارویی و همچنین مدیریت و حفاظت از ژرم‌پلاسم آنها به‌کار رود.
شناسایی دقیق گیاهان دارویی
از نشانگرهای DNA می‌توان برای شناسایی دقیق گونه‌های گیاهان دارویی مهم، استفاده کرد. اهمیت استفاده از این نشانگرها، به‌ویژه در مورد گونه‌ها و یا واریته‌هایی که از لحاظ مرفولوژیکی و فیتوشیمیایی به هم شبیهند، دوچندان می‌شود. گاهی ممکن است بر اثر اصلاح گیاهان دارویی کالتیوارهایی به‌وجود آید که هر چند از نظر ظاهر با سایر افراد آن‌گونه تفاوتی ندارد ولی از نظر کمیت و کیفیت مواد مؤثره اختلاف‌های زیادی با آنها داشته باشد. در این حالت اصلاح‌کنندگان چنین گیاهانی باید تمام مشخصات آن کالتیوار را از نظر خصوصیات مواد مؤثره ارایه دهند که شناسایی و معرفی خصوصیات مذکور مستلزم صرف هزینه و زمان زیاد از نظر کسب اطلاعات گسترده دربارة فرآیندهای متابولیسمی گیاه مربوطه است. به‌علاوه امکان تغییرپذیری وضعیت تولید و تراوش مواد مؤثره در مراحل مختلف رویش گیاه همواره باید مورد نظر اصلاح‌کننده قرار داشته‌باشد. به‌عنوان مثال، از نشانگرهای RAPD و PBR برای شناسایی دقیق گونة P.ginseng در بین جمعیت‌های جینسنگ ( ginseng ) استفاده شده است. همچنین برخی از محققین از یک راهکار جدید به‌نام DALP ( Direct Amplification of Length Polymorphism ) برای شناسایی دقیق Panax ginseng و Panax quinquefolius استفاده کرده‌اند.
انتخاب کیموتایپ‌های (Chemotypes) مناسب به‌کمک نشانگر
علاوه بر شناسایی دقیق گونه‌ها، پیش‌بینی غلظت مادة شیمیایی فعال گیاهی (Active Phytochemical) نیز برای کنترل کیفی یک گیاه دارویی مهم است . شناسایی نشانگرهای (DNA QTL) که با مقدار آن ترکیب دارویی خاص همبستگی دارند، می‌تواند جهت کنترل کیفی و کمی مواد خام گیاهی، مؤثر واقع شود. لازم به‌ذکر است که تنها تفاوت بین کیموتایپ‌های مختلف، مقدار مادة شیمیایی فعال آنها است. همچنین، پروفیل‌های حاصل از نشانگرهای DNA می‌توانند جهت تعیین روابط فیلوژنتیکی (خویشاوندی) بین کیموتایپ‌های مختلف یک گونه گیاه دارویی به‌کار روند. در سال‌های اخیر مطالعات زیادی به‌منظور تعیین رابطة بین نشانگرهای DNA و تنوعات کمی وکیفی ترکیبات فعال دارویی در بین گونه‌ها و خویشاوندان نزدیک گیاهان دارویی، صورت گرفته و یا در حال انجام است. از طرفی، به‌کارگیری توأم تکنیک‌های مولکولی و تکنیک‌های آنالیزی دیگر، چون TLC و HPLC ، می‌تواند شناخت ما را نسبت به یک گونة دارویی خاص و به تبع آن کنترل کیفی و کمی ترکیب دارویی مورد نظر در سطح صنعتی، افزایش دهد. به‌عنوان مثال بررسی تنوع ژنتیکی Artemisia annua ، به‌عنوان منبع ترکیب ضد ملاریای آرتمیزینین (artemisinin)، نشان می‌دهد که ژنوتیپ‌های این گیاه در سراسر هند، از لحاظ محتوای این ترکیب (مقدار مادة مؤثرة آرتمزینین)، تنوع نشان می‌دهند. این بررسی با استفاده از نشانگر RAPD (یک نوع نشانگر DNA ) صورت گرفته است.
مهندسی ژنتیک

شاخة بعدی بیوتکنولوژی که در زمینة گیاهان دارویی کاربردهای فراوانی دارد، “مهندسی ژنتیک” است. پیشرفت‌های اخیر در زمینة ژنتیک گیاهی و تکنولوژی DNA نوترکیب، کمک شایانی به بهبود و تقویت تحقیقات در زمینة بیوسنتز متابولیت‌های ثانویه کرده است. قسمت اعظمی از تحقیقات در زمینة متابولیت‌های ثانویه، به‌روی شناسایی و دستکاری ژنتیکی آنزیم‌های دخیل در مسیر متابولیکی سنتز یک متابولیت ثانویه، متمرکز شده‌است. ابزار طبیعی که در فرآیند مهندسی ژنتیک و در اکثر گونه‌های گیاهی و بخصوص گیاهان دولپه به‌کار می‌رود، یک باکتری خاکزی به‌نام آگروباکتریوم (Agrobacterium) است. گونه‌های مختلف این باکتری، مهندسان طبیعی هستند که بیماری‌های‌ تومور گال طوقه‌ (Crown Gall Tumour) و ریشة مویی (Hairy Root) را در گیاهان سبب می‌شوند. تحقیقات نشان داده‌است که ریشه‌های مویی تولید شده به‌وسیلة گونه‌ای از این باکتری به‌نام‌ A. rhizogenes ‌، بافتی مناسب برای تولید متابولیت ثانویه هستند. به علت پایداری و تولید زیاد این بافت‌ها در شرایط کشت عاری از هورمون، تاکنون گونه‌های دارویی زیادی با استفاده از این باکتری تغییر یافته‌اند. که از آن جمله می‌توان به کشت ریشة‌ مویی گیاه دارویی Artemisia annua به‌منظور تولید ترکیب دارویی فعال، اشاره کرد. تحقیقات نشان داده است که شرایط جغرافیایی،‌ مواد دارویی فعال گیاهان دارویی را از لحاظ کمی و کیفی، تحت تأثیر قرار می‌دهد.

بنابراین می‌توان دید که مهندسی ژنتیک می‌تواند به‌عنوان ابزاری قدرتمند جهت تولید متابولیت‌های ثانویة جدید و همچنین افزایش مقدار متابولیت‌های ثانویه موجود در یک گیاه به‌کار رود

منبع : http://plantbreeding.wordpress.com

بررسی تحمل به خشکی در چهل ژنوتیپ پنبه در در مرحله گیاهچه

به منظور بررسی تحمل ژنوتیپ های مختلف پنبه به خشکی در مرحله رشد گیاهچه، آزمایشی در گلخانه و در داخل گلدان به صورت آزمایش فاکتوریل با دو فاکتور ژنوتیپ پنبه در چهل سطح و خشکی در سه سطح (1- ، 4- ، 8- بار) در قالب طرح بلوک های کاملا تصادفی با سه تکرار اجرا شد. پتانسیل های رطوبتی مورد نظر از طریق منحنی رطوبتی خاک محاسبه گردید. در این آزمایش، درصد سبز شدن، سرعت سبز شدن، تعداد برگ، سطح برگ، وزن کل بوته (ریشه و بخش هوایی) و همچنین نسبت وزن خشک ریشه به بخش هوائی گیاه، در شرایط پتانسیل های آبی مورد نظر، بررسی شدند. نتایج حاصله نشان داد که با افزایش تنش خشکی، به جز نسبت وزن خشک ریشه به قسمت هوایی، سایر صفات به طور قابل توجهی کاهش یافت. در بین صفات اندازه گیری شده، سطح برگ از حساسیت بیشتری برخوردار بود و در اثر افزایش تنش خشکی به شدت کاهش یافت. در این تحقیق نسبت وزن خشک ریشه به بخش هوایی در اثر افزایش تنش خشکی به شدت افزایش یافت، به طوری که در سطح تنش 8 - بار بیشترین مقدار حاصل گردید. به طور کلی ژنوتیپ های بلغار 433، تابلادیلا و ان. او 200 در مرحله سبز شدن و ژنوتیپ های سایکرا، باربادنز، بلغار 433 و تابلادیلا در مرحله رشد گیاهچه جزو ژنوتیپ های متحمل بودند در حالی که ژنوتیپ های نارابرای و ساحل در مرحله سبز شدن و ژنوتیپ های نارابرای.ان.او 259 و دلتا پاین درمرحله رشد گیاهچه جزو ژنوتیپ های اساسی حساس بودند

دانلود کامل مقاله

ارزیابی عملکرد و اجزای عملکرد در ژنوتیپ های گلرنگ بهاره

گلرنگ (Carthamus tinctorius L.) به عنوان یک دانه روغنی بومی ایران می تواند در توسعه کشت دانه های روغنی، آینده نوید بخشی داشته باشد. گزارش های گوناگون حاکی از آن است که بین ژنوتیپ های گلرنگ بهاره از نظر عملکرد دانه، اجزای عملکرد و درصد روغن دانه تفاوت های معنی داری وجود دارد. مطالعه حاضر با هدف ارزیابی ژنوتیپ های بهاره گلرنگ جهت گزینش ژنوتیپ های برتر برای منطقه خسروشهر و مناطقی با شرایط اقلیمی مشابه با استفاده از 25 ژنوتیپ در ایستگاه تحقیقات کشاورزی خسروشهر طی سال 1383 صورت گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد بین ژنوتیپ های مورد مطالعه اختلاف های معنی داری از نظر ارتفاع بوته، عملکرد دانه و روغن و اجزای عملکرد وجود دارد. عموما ژنوتیپ های با ارتفاع بوته بالاتر و تعداد طبق در بوته بیشتر، عملکرد دانه و روغن بالاتری نشان دادند. تجزیه خوشه ای ژنوتیپ ها بر اساس صفات مورد مطالعه آنها را در 4 گروه قرار داد. ژنوتیپ های 54, 139, 27, 40, 24, 19 و 84 با داشتن بالاترین مقادیر عملکرد دانه و روغن در هکتار در یـک گـروه قرار گرفتند. میانگین عملکرد دانه و روغن در هکتار ژنوتیپ های این گروه به ترتیب 3723.3 و 1131.0 کیلوگرم بود. به نظر می رسد این ژنوتیپ ها را برای کشت در اراضی خسروشهر و مناطقی با شرایط اقلیمی مشابه می توان بکار برد. همچنین می توان از آنها در شناسایی ژنوتیپ های متحمل به تنش ها برای منطقه، استفاده نمود.

دانلود کامل مقاله

کمباین برداشت سیب زمینی

بررسی دانشگاهها و دانشکده‌های کشاورزی مختلف دنیا

بررسی دانشگاهها و دانشکده‌های کشاورزی مختلف دنیا نشان می‌دهد که در بسیاری از آنها بویژه آمریکا و کانادا، مراکزی تحت عنوان خدمات شغلی یا کاریابی وجود دارد که همانند پلی ارتباطی میان دانشجویان، فارغ‌التحصیلان و کارفرمایان عمل نموده و ارتباط میان دانشگاه و بازارکار در این رشته تحصیلی را برقرار می‌نمایند. در این مطلب به تعدادی از این مراکز و خدمات قابل ارائه توسط آنها اشاره شده است.

1- دانشکده علوم کشاورزی و زندگی دانشگاه مدیسون  آمریکا:   

مرکز خدمات شغلی این دانشکده با نام اختصاری (CALS)، بعنوان پلی ارتباطی میان فارغ‌التحصیلان و کارفرمایان عمل کرده و به فارغ‌التحصیلان کمک می‌کند که به جستجوی شغل مناسب و نیز توسعه شغلی خود بپردازند. بنیان‌گذاران این مرکز معتقدند که کلیه دانشجویان به هدایت شغلی نیاز دارند و باید مفهوم جستجوی شغلی فعال و نحوه مصاحبه با کارفرما در زمینه مشاغل مورد علاقه‌شان به آنها آموزش داده شود. این مرکز، خدمات خود را برای دانشجویان، فارغ‌التحصیلان و کارفرمایان انجام می‌دهد.

1-1- خدمات شغلی ویژه دانشجویان و فارغ‌التحصیلان

منابع موجود در این مرکز و خدماتی که توسط آن ارائه می‌گردد، این امکان را به دانشجویان و فارغ‌التحصیلان می‌دهد که بتوانند مشاغل مرتبط با رشته تحصیلی یا سایر مشاغل مورد علاقه خود را یافته و به آنان کمک می‌کند که ارزشها، علایق و مهارتهای خود را بشناسند.

این مرکز آموزشهای مختلفی از جمله: رزومه نویسی، نحوه نگارش نامه‌های استخدامی و چگونگی مصاحبه شغلی را به مخاطبین خود ارائه داده و به آنها کمک می‌کند که بتوانند دوره‌های کارورزی مورد نظر خود را بیابند. به طور کلی خدمات این مرکز را می‌توان در قالب موارد زیر خلاصه نمود:

1-1- 1- ارائه اطلاعات بیش از صدها شرکت و مؤسسه به دانشجویان و فارغ‌التحصیلان

1-1-2-  ارائه فهرست مشاغل موجود در سطوح مختلف محلی، منطقه‌ای و سراسر کشور

1-1-3-  نگهداری اطلاعات شغلی هر دانشجو یا فارغ‌التحصیل در سیستم آن-لاین رزومه‌ها

1-1-4-  آموزش مهارتهای کسب و کار

با توجه به اینکه دارا بودن تجربه تخصصی و عملی، مهارتهای ارتباطی و قدرت تصمیم‌گیری از مهمترین عواملی هستند که کارفرمایان در استخدام یک فرد جدید به آن توجه دارند، این مرکز می‌کوشد تا با تدوین دوره‌های کارورزی، دانشجویان را برای شغل مورد ‌نظرشان آماده سازد. این دوره‌ها با توجه به نیازهای دانشجویان در دانشکده و به دو صورت پاره وقت و تمام وقت برگزار می‌گردد.

1-1-5-  معرفی دوره‌های کارورزی بین‌المللی

این مرکز به دانشجویانی که علاقمند به کسب تجربه‌های بین‌المللی هستند، سایت www.goingglobal.comرا معرفی می‌نماید. در این سایت اطلاعات روزآمد مربوط به 10.000 منبع برای یافتن شغل مناسب وجود دارد. همچنین اطلاعاتی در مورد مجوزهای کاری، مقررات مربوط به ویزا، هزینه اقامت، اطلاعات مربوط به حقوق و دستمزد، فرهنگ مردم، راهنمای رزومه‌نویسی و مصاحبه از طریق آن قابل دستیابی است که این مرکز امکان برقراری ارتباط رایگان با این سایت را در اختیار مراجعان خود قرار می‌دهد.

1-1-6-  برگزاری نمایشگاههای شغلی:

این مرکز، همه ساله دو نمایشگاه شغلی برگزار می‌کند. اولی در پاییز و دومی در بهار. در این نمایشگاهها افراد جویای کار می‌توانند با نمایندگان کسب و کارهای مختلف، صنعت، دولت و نهادهای اجتماعی که در رابطه با کارورزی و اشتغال پس از فارغ‌التحصیلی فعالیت می‌کنند، ارتباط برقرار نمایند.

1-1-7-  برگزاری کارگاههای آموزشی:

در هر ترم، کارگاههای آموزشی متنوعی نیز برای دانشجویان برگزار می‌شود که عبارتند از:

- رزومه نویسی

- نوشتن نامه‌های استخدامی

- نحوه مصاحبه شغلی

- جستجوی شغلی

- چگونگی شبکه‌سازی در نمایشگاههای شغلی

- اهمیت کارورزی

 این کارگاههای آموزشی به دانشجویان کمک می‌کند که هنگام ملاقات با نمایندگان شرکتهای مختلف در نمایشگاه شغلی، موفق عمل کنند.

1-1-8-  ارائه آمار مربوط به وضعیت اشتغال فارغ‌التحصیلان و حدود حقوق و دستمزد آنها جهت اطلاع جویندگان کار

1-2- خدمات شغلی ویژه کارفرمایان

1-2-1- انجام مصاحبه شغلی در محوطه دانشگاه: 

     این مرکز به کارفرمایان امکان می‌دهد که بتوانند با ثبت‌نام قبلی و زمان‌بندی خاصی که برای آنها در نظر گرفته شده است (یک روز کامل یا نصف روز)، به دانشگاه آمده و با افراد جویای کار مصاحبه نمایند. در این حالت، برای مصاحبه دو گزینه محتمل است:

- کارفرما و کارجو برای اولین بار و بدون وجود پیش زمینه ذهنی با یکدیگر ملاقات می‌کنند

- کارفرما قبلاً رزومه افراد را مطالعه کرده و تنها با افرادی که از میان آنها برگزیده، مصاحبه می‌نماید

1-2-2- برگزاری نمایشگاههای شغلی در محوطه دانشگاه:

برگزاری اینگونه نمایشگاهها یک فرصت بی‌نظیر برای کارفرمایان فراهم می‌کند تا بتوانند مستقیماً با دانشجویان و فارغ‌التحصیلانی که در جستجوی گذراندن دوره کارورزی مناسب یا شغل تمام وقت هستند، ملاقات داشته باشند.

از دیگر خدمات این مرکز این است که کارفرمایان و دانشجویان می‌توانند از طریق پایگاه اینترنتی این مرکز ثبت‌نام نموده، با همدیگر ارتباط برقرار کنند و به تقویم زمانبندی فعالیتهای مرکز نیز دسترسی داشته باشند (رمز عبور و شناسه کاربری باید از مرکز دریافت گردد).

منبع : http://www.jobportal.ir

اصلاح مقاومت به خشکی در گیاهان زراعی

تنش خشکی مانع از تظاهر کامل پتانسیل ژنتیکی گیاهان زراعی می شود و از اینرو موجب کاهش تولیدات کشاورزی می گردد. در مقاومت به خشکی سه مکانیزم دخالت دارند که عبارتند از فرار از خشکی، اجتناب از خشکی و تحمل به خشکی. صفات مختلف مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی باعث ایجاد مقاومت به خشکی می شوند. نحوه توارث (تک ژنی و چند ژنی بودن) و نوع عمل ژن (افزایشی و غیرافزایشی بودن) در صفات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی متفاوت است. با این حال، ژنهای مسؤل بیوسنتز انواع مواد محلول سازگار (compatible solutes) شناسایی و از موجودات مختلفی همچون گیاهان، مخمر، موش و انسان همسانه سازی (کلون) شده اند. روشهای اصلاحی مختلفی برای مقاومت به خشکی وجود دارند که هر یک دارای مزایا و معایبی هستند. در هر برنامه اصلاحی وجود روشهای کارآمد برای شناسایی و انتخاب ژنوتیپ های مناسب ضروری می باشد. شناسایی و انتقال ژنهای مسئول بیوسنتز متابولیت های متعددی همچون پرولین، ترهالوز، و پلی آمینها از موجودات مختلف به گیاهان زراعی از طریق مهندسی ژنتیک بطورموفقیت آمیزی صورت گرفته است. به عنوان مثال، ژن hva1  جو که مسئول سنتز پروتئین های فراوان در اواخر دوره جنین زایی (Late embryogenesis abundant proteins) می باشد از طریق روش انتقال تصادفی (shotgun) به برنج منتقل شده و منجر به تولید برنج تراریخت گردیده است. فقدان یک رهیافت تلفیقی و روشهای دقیق غربال کردن، دانش کم درباره اساس ژنتیکی مقاومت به خشکی،  همبستگی منفی بین مقاومت به خشکی و عملکرد، و نبود ژنهای مناسب برای تولید گیاهان تراریخت از عوامل اصلی محدود کننده اصلاح ژنتیکی مقاومت به خشکی  می باشند. در برنامه های تحقیقاتی آینده برای مقاومت به خشکی لازم است موارد زیر لحاظ شود:  جستجو برای یافتن تنوع ژنتیکی وسیع در صفات مرتبط با مقاومت به خشکی، انتقال همزمان چندین ژن از طریق روشهای اصلاحی متداول یا مهندسی ژنتیک، استفاده از تکنیک  RNA ناهمسو ، ارزیابی پلی پپتید های القاء شده در شرایط تنش خشکی واستفاده از یک رهیافت تلفیقی.

            خشکی در واقع یک رویداد هواشناختی است که با عدم وقوع بارندگی در یک دوره زمانی همراه می باشد، دو‌‌‎‎ره ای که به اندازه کافی بلند است تا باعث تخلیه رطوبتی خاک و تنش کمبود آب همراه با کاهش پتانسیل آب در بافتهای گیاهی گردد. اما از دیدگاه کشاورزی، خشکی عبارت است از ناکافی بودن مقدار و توزیع آب قابل استفاده  در طی دوره رشد گیاه که این امر موجب کاهش بروز توان کامل ژنتیکی گیاه می گردد. خشکی عامل اصلی محدود کننده تولیدات کشاورزی می باشد که گیاه را از رسیدن به حداکثر توان محصولدهی باز می دارد . اثر خشکی بر عملکرد و درآمد نهایی زارع کاملا شناخته شده است. اغلب گیاهان زراعی بویژه در طی دوره گلدهی تا نمو بذر به تنش کمبود آب حساسند. حتی گیاهانی مانند ارزن دم روباهی، سورگوم و لوبیا چشم بلبلی نیز  که در نواحی خشک و نیمه خشک کشت می شوند در مرحله زایشی تحت تاثیر تنش خشکی قرار می گیرند.

 در کشاورزی، مقاومت به خشکی عبارت است از  توانایی یک گیاه زراعی برای تولید محصول اقتصادی با حداقل کاهش عملکرد در شرایط تنش نسبت به شرایط بدون تنش. برای اینکه متخصص ژنتیک بتواند ژنوتیپ های برتر را از طریق روشهای متداول اصلاح نباتات و یا با استفاده از بیوتکنولوژی اصلاح نماید لازم است درک درستی از اساس ژنتیکی مقاومت به خشکی داشته باشد.

منبع :اباذر رجبی، عضو هیئت علمی مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه بذر چغندرقند، کرج

اثر تاریخ کاشت و تراکم بوته بر ویژگی های مورفولوژیکی پنبه رقم...

تاخیر در کاشت و افزایش تراکم گیاهی به منظور جبران کاهش عملکرد ناشی از تاخیر در کاشت، تغییراتی را در مورفولوژیکی پنبه از جمله ارتفاع ساقه اصلی، تعداد گره، طول و تعداد شاخه های رویشی و زایشی ایجاد می کند. از اینرو، به منظور بررسی اثرات تاریخ کاشت و تراکم بوته بر ویژگی های مورفولوژیکی پنبه (رقم سای اکرا) آزمایشی در سال 1381 در ایستگاه تحقیقات پنبه کارکنده - کردکوی به اجرا درآمد. سه فاصله بوته در ردیف 10، 20 و 30 سانتی متر به عنوان فاکتور فرعی و دو فاصله ردیف 60 و 80 سانتی متر به عنوان فاکتور فرعی در سه تاریخ کاشت (بیستم اردیبهشت، دهم خرداد و اول تیر) به عنوان فاکتور اصلی به صورت کرت های دو بار خرد شده در قالب بلوک های کامل تصادفی در چهار تکرار مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که با تاخیر در کاشت تعداد شاخه رویا و ارتفاع بوته کاهش و طول بلندترین شاخه رویا، تعداد گره ساقه اصلی و تعداد شاخه زایا افزایش یافت، اما طول شاخه زایا تحت تاثیر تاریخ کاشت قرار نگرفت. در هر سه تاریخ کاشت، با افزایش تراکم بوته در متر مربع تعداد شاخه رویا در بوته، طول بلندترین شاخه رویا، تعداد شاخه زایا در بوته، طول شاخه زایا و تعداد گره ساقه اصلی کاهش یافت اما ارتفاع گیاه با افزایش تراکم گیاهی تا حدی افزایش یافته است به طوری که این افزایش ارتفاع در تاریخ کاشت های بیستم اردیبهشت، دهم خرداد و اول تیر به ترتیب تا تراکم 13.3، 14.4 و 13.7 بوته در متر مربع رخ داده است. از بین صفات مورفولوژیکی پنبه،‌در تاریخ کاشت معمول تعداد گره در ساقه اصلی و در تاریخ کاشت های متوسط و دیر هنگام طول بلندترین شاخه رویا بیشترین حساسیت را به افزایش تراکم بوته داشت.

دانلود کامل مقاله