به مرکز تحقیقات ژنتیک خوش آمدید
 
قالب وبلاگ

١. زنهای عامل مقاومت به بیماری

مقاومت به بیماری به عنوان مثال سفیدک و زنگ در غلات همیشه یکی از اهداف اصلاح نباتات بوده است. مقاومت به بیماریها معمولا توسط ژنهای معدودی کنترل میشود و توارث کیفی دارد. انتقال ژنهای کیفی درمهندسی ژنتیک راحت تر و توجه بیشتری را در حال حاضر نیز به خود معطوف داشته است. انتقال زنهای عامل مقاومت توسط روش بک کراس کاری است که تا به حال به نژادگران نبات انجام می داده اند. متاسفانه مقاومتهایی که توسط یک ژن کنترل می شوند، با تغییر نژاد پاتوژن کارایی خود را از دست می دهند. در تاریخ اصلاح نباتات چنین حوادثی به کرات اتفاق افتاده است. مقاومت چند ژنی پایداری بیشتری دارد، اما ایجاد آنها توسط مهندسی ژنتیک مشکل است، چرا که ژنهای مربوط را به سختی می توان شناسایی و کلون کرد. امکانات قابل توجهی برای تولید گیاهان مقاوم به ویروسها وجود دارد. ترتیب DNA مربوط به ژنهای ویروس خصوصا آنهایی که پروتئینهای پوشش ویروس را کد می کند، گاهی اوقات وقتی که با ژنوم گیاه تلفیق یابد و تظاهر نماید، مصونیت مفیدی به ارمغان می آورد. مکانیسم این عمل به خوبی شناخته نشده است. ممکن است تکثیر ویروس توسط مقادیر خیلی زیادی از پروتئینهای بسته بندی ویروس متوقف شود.

برای مشاهده ادامه مقاله بر روی ادامه مطلب کلیک کنید.


۲. مقاومت به آفات

باکتری باسیلوس تورین جینسیز  Bacillus thuringiensis تولید توکسین پروتئینی قوی مینماید که باعث کشتن لاروهای بعضی از پروانه ها و بیدها می شود. تا به حال از باکتری خشک شده برای کنترل لاروهای بید در درختان جنگلی استفاده شده است. ژنهای تولید کننده این توکسین در باکتری به همراه پروموتور مربوط را می توان شناسایی، استخراج و به سلولهای گیاه وارد کرد تا برگهای گیاه چنین توکسینی تولید نماید. این توکسین جز برای طیف معدودی از گونه های حشرات، برای بقیه موجودات بی ضرر می باشد. این ژن اکنون به چند گیاه زراعی از جمله ذرت (برای مبارزه با کرم ساقه خوار)، پنبه و سیب زمینی، وارد شده است. چنین گیاهان تراریختی را گیاهان Bt می نامند.

موادی که معمولا به عنوان توکین طبقه بندی می شوند نیز ممکن است باعث کنترل حشرات شوند. لکتین ‌پروتئینی است که در لگوم ها باعث فاویسم می شود، اما فقط افرادی که نقص متابولیکی توارثی ویژه ای دارند، حساس می باشند. سیب زمینی هایی که دارای ژنهای تولید کننده لکتین از نخود می باشند نسبت به شته ها از مصونیت قابل قبولی برخوردارند. پروتئین گیاهی دیگری به نام بازدارنده تریپسین در نوعی نخود، نیز در گیاهانی که ژنهای مربوط را دارند، باعث مقاومت به آفات می شود.

4. مقاومت به علف کشها

اکنون تولید محصولات زراعی در کشورهای در حال توسعه تا حد بسیار زیادی به کنترل شیمیایی علفهای هرز بستگی دارد و اصلاح محصولاتی که در مقابل علف کشهای مرد استفاده توسط کشاورزان مقاوم باشدُ جزء اهداف اصلاحی می باشد.

به عنوان مثال می توان از علف کش گلی فوسات که از طریق اختلال در مرحله ضروری سنتز بعضی از اسیدهای آمینه در درون گیاه، در ترکیبات ضروری پروتئین اثر توکسینی خود را اعمال می کند، نام برد. ژن کد کننده آنزیم مسئول این مرحله را می توان از باکتری استخراج و به سلولهای گیاهی وارد کرد و بدین وسیله گیاه را قادر ساخت که به رغم حضور علف کش، اسید آمینه را سنتز نماید. ژنهای دیگری که باعث مقاومت محصولات به انواع دیگری از علف کشها می شوند، اکنون از منابع متعددی در دسترس هستند و پروژه های مهندسی ژنتیک برای استفاده از این ژنها توسط شرکتهای بزرگ در دست انجام و قرین به موفقیت می باشد.

5. افزایش کیفیت محصولات زراعی

پروتئینهای ذخیره ای در بذوری مثل غلات و لگومها از عوامل کیفی مهم این محصولات می باشد. این پروتئینها محصول تعداد نسبتا کمی ژن در چندین نسخه می باشد که اختصاصا در آندوسپرم (در غلات) یا در برگهای گیاهچه های گوشتی یا کوتیلدونها (در لگومها) فعالند. ژنهای خارجی، همراه  با تراتبهای پروموتورهای ویژه آندوسپرم یا کوتیلدونها، اگر به گیاه وارد شوند در این بافتها بیان خواهند شد. اگر در چندین نسخه به گیاه وارد شوند می توانند نقش قابل توجهی در ترکیب پروتئینی بذرها بازی نمایند. اگر ژنها به خوبی انتخاب شوند، اثری که می گذارند ممکن است باعث پیشرفت و بهبود ارزش غذایی یا بعضی از خصوصیات مطلوب دیگر، مثل کیفیت نانوایی آرد شود. ژنهای اضافی که برای چنین اهدافی به گیاه وارد می شوند الزاما نبایستی از منابع خارجی باشند. میتوان ژنهای همان گندم یا گیاه را در چند نسخه وارد گیاه کرد.

6. تثبیت نیتروژن

زمانی که مهندسی ژنتیک برای اولین بار مورد بحث قرار گرفت، مهمترین هدف تولید گیاهان جدیدی بود که بتوانند نیتروژن مورد نیاز خود را به جای اینکه از کودهای نیتروژنه بگیرند از هوا دریافت نمایند، یعنی مثل بقولات نیتروژن هوا را تثبیت نمایند. در میان گیاهان زراعی مهم فقط بقولات، لوبیا، نخود و سویا و لگومهای علفی مثل شبدر و یونجه توانایی ازت را دارا می باشند و این توانایی مدیون حضور باکتریهای جنس رایزوکتونیا در گره های ریشه می باشد.

تثبیت نیتروژن توسط آنزیم مرکب نیتروژناز که توسط باکتری کاتالیز می شود، انجام می شود. اما شرایط فعالیت آن توسط گره ریشه فراهم می شود، که محصول اثر متقابل باکتری با گیاه می باشد. چندین ژن گیاه ممکن است برای تشکیل گره و عمل آن لازم باشند. یکی از این ژنها سنتز لگاموگلوبین ( رنگدانه ای شبیه هموگلوبین که با اکسیژن ترکیب می شود و برای محیط عاری از اکسیژن درون گره لازم است) را به عهده دارد. بدون لگاموگلوبین تثبیت تثبیت نیتروژن امکان پذیر نیست. باکتری های دیگر، به ویژه اعضای جنس ازتوباکتر نیز نیتروژن تثبیت میکنند، اما ترجیحا به صورت آزاد در خاک زندگی می کنند تا اینکه در درون گره سکنی گزینند. این باکتریها نیز برای مهندسی ژنتیک مد نظر قرار گرفته اند و هدف بهبود ظرفیت تثبیت نیتروژن خود باکتریها و یا به عنوان منبعی از ژنهای نیتروژناز برای ترکیب با گیاهان بوده است.

با این وجود، سهولت دستورزی ژنتیکی گیاهانی که در حالت طبیعی نیتروژن تثبیت نمی کنند به منظور تثبیت نیتروژن هوا، مورد تردید می باشد. یکی از دلایل این تردید صرف انرژی زیاد توسط گیاه برای تثبیت نیتروژن است. تثبیت نیتروژن انرژی قابل ملاحظه ای مصرف می کند که این انرژی را از مصرف کربوهیدراتها به دست می آورد، که در غیر این صورت کربوهیدراتها صرف رشد و نمو گیاه خواهند شد. دلیل دوم عدم سهولت دستورزی این گیاهان جهت تثبیت نیتروژن، تولید ساختاری ریشه ای شبیه ساختاری که در گره ریشه های لگومها وجود دارد، می باشد. وجود چنین ساختاری برای فعالیت مناسب آنزیم نیتروژناز ضروری می باشد.

7. تولید گیاهان زراعی با ارزش تغذیه زیاد

اگرچه بیوتکنولوژیست ها و به نژادگران بیشتر در رابطه با دستورزی ژنهای منفرد کار کرده اند، با این وجود امکان تولید موجودات تراریختی وجود دارد که به صورت کامل دارای مسیرهای متابولیکی جدیدی باشند. یک مثال بسیار قابل توجه، تولید برنج مهندسی شده ژنتیکی است که دارای مسیر بیوشیمیایی سنتز ‌‌‌B-گلوتن، ماده پیش ساز ویتامین A که غالبا در سبزیجاتی مثل هویج وجود دارد، می باشد. حدود ۴۰۰ میلیون نفر از مردم در سرتاسر جهان، از کمبود ویتامین A رنج می برند. کمبود این ویتامین باعث ناراحتی های پوستی و شب کوری می شود. مسیر B-کاروتن شامل چهار آنزیم است که ژن های کنترل کننده این آنزیم ها از موجودات مختلف به برنج تراریخت وارد شده اند. دو تا از این ژن ها از گل نرگس معمولی   (Narcissus pseudonarcissus) و دو تای دیگر از باکتری Erwinia uredovova گرفته شده اند. هر یک از این جفت ژنها ابتدا به T-DNA کلون شدند و سپس با استفاده از آگروباکتریوم توسفاسینس به برنج منتقل گردیدند. برنج های تراریخت برای هر یک از این دو ژن، با یکدیگر تلاقی داده شدند تا نتاجی تولید شوند که حاوی هر چهار ژن باشند. دانه های برنج تراریخت دارای مقدار کافی B-کروتن برای تامین نیاز روزانه به ویتامین A می باشند( با مصرف 300 گرم برنج پخته در هر شبانه روز این نیاز تامین می شود).

کسانی که برنج غذای اصلی آنها را تشکیل می دهد، مستعد کمبود اهن می باشند، زیرا برنج دارای مولکول ذخیره کننده فسفر به نام فیتات (میو-اینوزیتول هگزاکیس دی هیدروژن فسفات) می باشد که با آهن پیوند حاصل می نماید و مانع جذب آهن در روده می شود. برنج تراریخت حاوی ‌‌‌‌‌‌‌B-کاروتن، برای رساندناین مشکل با استفاده از وارد کردن آنزیم قارچی از Aspergillus ficumm که فیتات را تجزیه می کند، مهندسی شده است. به این برنج همچنین ژن پروتئین ذخیره کننده آهن به نام فریتین، از لوبیای فرانسوی Phaseolus vulgaris و همچنین ژن دیگری از برنج باسماتی که دارای ژن شبه-متالوتیونین می باشد، منتقل شده است، که باعث تسهیل جذب آهن در روده انسان می شود. بنابراین در مجموع واریته برنج تراریخت غنی از نظر B-کاروتن و آهن قابل جذب دارای شش ژن جدید از چهار گونه غیر مرتبط و یک ژن از نژاد کاملا متفاوتی از برنج می باشد. این برنج را به نام برنج طلایی (Golden rice) می شناسند.

[ ۱۳۸٩/۱/٢٥ ] [ ۱٢:۳٥ ‎ق.ظ ] [ امیر سالار سید رزاقی ] [ نظرات () ]
.: Weblog Themes By WeblogSkin :.
درباره وبلاگ

دانشجوی مهندسی ژنتیک (گیاهی)
لینک دوستان
امکانات وب