كشت بافت گياهي :
كشت بافت فرايندي است كه در آن قطعات كوچكي از بافت زنده از گياهي جدا شده و به مدت كشت نا محدودي در يك محيط مغذي رشد داده مي شود. براي انجام كشت سلولي موفق بهترين حالت آن است اين عمل با كشت بخشي از گياه كه حاوي سلولهاي تمايز نيافته است آغاز مي شود زيرا چنين سلولهايي مي تواند به سرعت تكثير يابند. قطعات گياه در محيط كشت مي تواند به طور نا محدودي رشد كرده و توده سلولي تمايز نيافته به نام كالوس مي كنند بر اينكه سلول گياهي نمو كند و به كالوس تبديل شوند لازم است كه محيط كشت حاوي هورمونهاي گياهي مانند اكسين، سيتوكسين و جبيرلين باشد.

كاربردهاي كشت بافت هاي سلولي :
1- توليد مواد شيميايي
گياهان به عنوان منبع مهمي از مواد پيشتاز فراورده هايي كه در صنايع مختلف مانند داروسازي، صنايع غذايي و آرايشي و بهداشتي و كشاورزي مورد استفاده اند.
2- گياهان عاري از عوامل بيماريزايي گياهي
غلات ممكن است توسط گونه هاي زيادي از آفات ميكروبي ، ويروس، باكتريائي و قارچي آلوده مي شوند. اين آلودگيها تا حد زيادي موجب كاهش توليد فراورده كيفيت آن و توان گياه مي شوند. آلودگي در درختان ميوه بازده محصول را تا 90% كم مي كند. اساس به دست آوردن گياهان بدون ويروس كشت مريستم انتهايي آنهاست با كشت قطعه كوچكي از مريستم مي توان كالوس بدون ويروس تهيه كرد.
مواد گياهي كه از طريق كشت بافت تكثير مي شوند تغييرات ژنتيكي بالايي را نشان مي دهند. زماني كه از كشت كالوس مرتباًَ زير كشت گرفته شود گياهان حاصل سطح پلوئيدي متفاوتي را نشان مي دهند و همينطور كه بحث خواهد شد اين تغييرات ناشي از كشت بافت مي تواند تنوع ژنتيكي جديدي را در اختيار اصلاح كننده نباتات قرار دهد.

پروتوپلاست فيوژن :
اغلب ممكن است پيوند دو گانه گياه خويشاوند كه از نظر جنسي با هم سازگار نيستند مورد نظر باشد .بديهي است كه استفاده از روش آميزش جنسي كه معمولاًبراي پرورش گياه به كار برده مي شود در اين مورد ممكن نيست اما با هم در هم آميختگي و الحاق پروتوپلاست گياه مربوطه مي توان به همان مقصود نائل گرديد .
براي انجام اين كار دو روش اساسي وجود دارد.
در روش اول از مواد شيميائي مانند پلي اتيلن گليلول ،دكستران و اورنيتين به عنوان مواد ملحق كننده وممزوج كننده استفاده مي شود كه باعث تسريع در تركيب پروتوپلاسها مي گردد. از روش ديگري به نام امتزاج الكتريكي نيز مي توان استفاده كرد .در اين روش چسبندگي پروتوپلاسها در يك ميدان الكتريكي غير يكنواخت به وقوع مي پيوندد و در هم آميختگي هنگامي روي مي دهد كه ضربان يا تناوب كوتاهي از جريان مستقيم به كار برده مي شود پس از در هم آميختگي مجموعه هاي ژني هسته و سيتوپلاسم مجدداًبا هم تركيب مي شوند ودر نتيجه آرايش جديدي از تر كيب ژنها به وجود مي آيد.

تغيير در تعداد و ساختار كروموزوم (مهندسي كروموزوم):

اتو پلي پلوئيدي:
اتوپلي ئيدي در طبيعت به عنوان مكانيسمي براي بهبود اطلاعات ژنتيكي اتفاق مي افتد. اتوتترا پلوئيد است و ارقام تجاري موزوبعضي از سيب ها اتوتريلوئيدهستند. در بعضي گونه هاي گياهي افزايش معقول در تعداد ژنوم با افزايش در اندازه سلول و بزرگترشدن اندامها همراه است . براي مثال تريپلوئيد از بنيه بهتري برخوردارند و در مقايسه با سيب هاي ديپلوئيد ميوه هاي بزرگتري مي دهند از اتو پلي پلوئيدي براي توليد ميوه و گلهاي بزرگ نيز استفاده شده است. در برنامه هاي اصلاحي اتو پلوئيدهاي مصنوعي دو هدف مهم در نظر گرفته مي شود:
1)توليد يك ژنوتبپ يا تركيبي از ژنوتيپها كه برتر از بهترين ديپلوئيدها در بعضي از صفات مهم باشند
2)افزايش باروري در نباتات بذري

2-آلوپلوئيدي:
بنا به تعريف يك گياه آلوپلوئيد از تركيب و دو برابر نمودن دو يا چند ژنوم متفاوت توليد مي شود .تفاوت بين دو ژنوم مختلف بستگي به رفتاركروموزمها در تقسيم كاهش كروموزومي دارد. براي توليد آلو پلوئيدها از دو برابر نمودن تعداد كروموزومهاي هيبريد استفاده مي شود. آلوپلوئيدها غالباً تتراپلوئيد يا هگزا پلوئيد بوده واز تركيب ژنومهاي دو وسه گونه ديپلوئيد به وجود مي آيد .گندم بهترين نمونه آلوپلوئيدي در غلات است. گونه هاي گندمي كه داراي 21 جفت كروموزم هستند از تلاقي بين گونه هاي تترا پلوئيد اهلي وگونه ديپلوئيد وحشي به وجود آمده اند.

3-آنيوپلوئيدها:
تغييرات كروموزمي را كه شامل يك يا چند كروموزم باشد آنيوپلوئيدي مي گويند. اهميت آنيوپلوئيدي در تكامل گياهان كمتر از پلي پلوئيدي بوده و زمان لازم براي تكامل واهلي شدن گياهان آنيوپلوئيد طولاني تر از گياهان پلي پلوئيد است .حالات نالي زومي ،مونوزومي،تري زومي ،تترازومي از فرمهاي مختلف آنيوپلوئيدي هستند.

نشانگرهاي مولكولي:
بسياري از محدوديتهاي روشهاي مختلف اصلاح نباتات ريشه در فقدان ابزارهاي مناسب براي مطالعات ژنتيكي دارد .وجود ماهيت كمي صفات اقتصادي در محصولات كشاورزي موجب شد كه محيط بسياري ارز براوردهاي ارزشهاي اصلاحي را تحت تاًثير قرار دهد و لذا استفاده از ابزارهائي كه حداقل تاثير پذيري را از محيط دارند گام مؤثري در افزايش پيشرفتهاي ژنتيكي مورد استفاده مي باشد. ماركرهاي مولكولي و اخير نشانگرهاي DNA ابزار مناسبي هستند كه بر اساس آن مي توان جايگاه ژني وكروموزمي ژنهاي تعيين كننده صفات مطلوب را شناسائي كرد. با دانستن جايگاه يك ژن روي كروموزم مي توان از نشانگرهاي مجاور آن براي تائيد وجود صفت در نسلهاي تحت گزينش استفاده نمود.
با در دست داشتن تعداد زيادتر نشانگر مي توان نقشه هاي ژنتيكي كاملتري را تهيه نمود كه پوشش كاملي را در تمام كروموزمهاي گياهان به وجود مي آورد.استفاده از نشانگرها موجب افزايش اطلاعات مفيد و مناسب از جنبه هاي پايه وكاربردي اصلاح نباتات خواهد گرديد .
انتخاب به كمك نشانگرهاي مولكولي راه حلي است كه دست آورد زيست شناسان مولكولي براي متخصصان اصلاح نباتات مي باشد در اين روش ژن مورد نظر بر اساس پيوستگي كه با يك نشانگر ژنتيكي تشخيص داده و انتخاب مي شود و بنابراين به عنوان قدم اول در روش انتخاب به كمك نشانگر بايد نشانگرهاي پيوسته با ژنهاي مورد نظر شناسائي شود. يافتن نشانگرهائي كه فاصله آنها از ژن مطلوب كمتر از cm10مي‌باشد به طور تجربي نشان داده شده كه در اين صورت دقت انتخاب 99/75 درصد خواهد بود لذا داشتن نقشه هاي ژنتيك اشباع كه به طور متوسط داراي حداقل يك نشانگر به ازاي كمتر از cm10 فاصله روي كروموزمها باشد از ضروريات امر مي باشد.
يكي از پايه هاي اساسي اصلاح نباتات دسترسي وآگاهي از ميزان تنوع در مراحل مختلف پروژه هاي اصلاحي است . به همين جهت نشانگرهاي برآورد مناسبي از فواصل ژنتيكي بين واريته هاي مختلف را نشان مي دهند.

مهندسي ژنتيك گياهي:
مهندسي ژنتيك گياهي در رابطه با انتقال قطعه اي DNAبيگانه با كدهاي حاوي اطلاعات ژنتيكي مورد نظر از يك گياه به وسيله پلاسميد، ويروس بحث مي‌كند. زماني كه هيبريداسيون جنسي غير ممكن است مهندسي ژنتيك پتانسيل انتقال ژن عامل يك صفت مفيد را از گونه‌هاي وحشي با خويشاوندي دور به يك گونه زراعي براي اصلاح كننده نباتات فراهم مي‌سازد در استفاده از باكتريها در مهندسي ژنتيك از پلاسميدهاي باكتري Ecoli استفاده مي‌شود.

گياهان توليد شده از طريق مهندسي ژنتيك:
علم مهندسي ژنتيك تكنيكهائي را شامل مي‌شود كه بر اساس كار چندين دانشمند كه مؤفق به كسب جايزه نوبل شده‌اند، پايه‌گذاري شده است .مهندسي ژنتيكي يك علم افسانه‌اي به نظر مي‌رسد. اما امروزه در سطح وسيع در صنايع بيوتكنولوژي و آزمايشگاه هاي تحقيقاتي دانشگاهي انجام مي گيرد. تكنيكهاي مورد استفاده در اين عمل به خوبي تعريف شده است. اما بسياري از ادعاها در مورد مهندسي ژنتيك چندان درست نمي‌باشد. در اين مقاله چگونگي كاربرد تكنيكهاي مهندسي ژنتيك و مثالهاي مربوطه توصيف شده است. پاسخ بسياري از سؤالات پيرامون مهندسي ژنتيك در پي اين دو توصيف زير داده خواهد شد ضمناً تعريف بعضي از اصطلاحات در انتهاي اين مقاله آمده است .
1- مهندسي ژنتيك در گياهان چگونه صورت مي گيرد: دانشمندان معمولاً از مهندسي ژنتيك در عالم طبيعت در انجام كارهايشان الگو برداري مي كنند. مهندسي ژنتيك در عالم طبيعت در يك باكتري خاكزي تحت عنوان آگروباكتريوم تاموفاشين را به كار رفته است. اين باكتري شامل يك DNA حلقوي كوچك و آزاد بنام پلاسميد مي باشد از پلاسميد اين باكتري غالباً براي تغيير ساختار ژنتيكي يك گياه حساس به بيماري گال استفاده مي‌شود. دانشمندان در گام اول ژنهائي را كه يك خصوصيت مطلوب و يا يك صفت اتصالي را كنترل مي‌كنند ،شناسائي مي كنند. تا در گام بعدي اين ژن مطلوب را به گياه مورد نظر انتقال دهند. براي انجام چنين كاري در گياهي كه حاوي آن ژن مطلوب هست، ژن مربوطه را را از قطعه DNA آن گياه با استفاده از آنزيم‌هاي خاصي جدا مي‌كنند. اين آنزيم‌ها مانند يك قيچي عمل كرده و نيز پلاسميد حاصل از باكتري آگروباكتريوم را با همان آنزيم‌ها برش مي دهند و ايجاد يك قطعه DNA باز مي كنند سپس اين پلاسميد باز شده را در مجاورت ژن مطلوب قرار داده و با يكديگر ادغام مي كنند و با استفاده از آنزيمهاي خاصي اتصالات مربوطه را بين اين ژن و پلاسميد انجام مي‌دهند. آنها مي‌توانند پلاسميدي را توليد كنند كه حاوي اين ژن مطلوب مي‌باشد. چنين پلاسميدي را DNA ي نوتركيب يا RDNA مي‌نامند دانشمندان اين مجموعه را (پلاسميد نو تركيب) به داخل باكتري آگرو باكتريوم بر مي‌گردانند و در نتيجه اين باكتري شامل پلاسميد تغيير يافته مي‌شود . مجموعه پلاسميد+ ژن مطلوب+ آگروباكتريوم به گياه مورد نظر منتقل مي‌شود.
بعضي از سلولهاي اين گياه، ژن مربوطه را از پلاسميد دريافت كرده و جزء ساختار DNA خودي مي‌كنند. وقتي چنين سلولهاي گياهي در محيطهاي كشت رشد داده مي شوند، توليد گياهان كوچكي مي‌كنند كه مي‌توان وجود صفت جديد مورد انتظار از ژن انتقال يافته را در آنها تست كرد. اين چنين گياهاني ناميده مي‌شوند گياهان تراريخت و بايد آزمونهاي بيشتري بر روي آنها صورت گيرد.

برگرفته از سایت http://keshavarze-javan.pib.ir/