ژنتیک و اصلاح نباتات

ژنتیک و اصلاح نباتات

مقدمه
اصلاح نبات و دام یکی از صور تکامل است. و قوانین حاکم بر تکامل مصنوعی شبیه قوانین حاکم بر تکامل طبیعی است اما با این تفاوت که سیر تکاملی مصنوعی سریعتر بوده، چون بشر روند تکامل را کنترل می*کند. در حالی که تکامل طبیعی تصادفا صورت می*گیرد. بر این اساس ، در دوره*های مختلف توجه اصلاح کنندگان به گیاهان صنعتی جلب شده است. بنابراین گیاهانی مورد مطالعه اصلاح کنندگان قرار می*گیرند که دارای ترکیبات شیمیایی مخصوص باشند. مثلا دارای ترکیبات دارویی خاصی باشند. بنابراین ، اصلاح کنندگان ، مثل گذشته دنبال اهلی کردن یک گیاه وحشی نیستند بلکه تکیه آنها بر روی ژنهای مفید موجود در گیاهان وحشی می*باشد که ایجاد مقاومت بالایی به امراض می*کنند.


تاریخچه و سیر تحولی و رشد

1. دوره اول: در این دوره انسان بدون شناخت نظام تولید مثل گیاهان ، برای اولین بار به کشت و تولید مصنوعی گیاهان تحت شرایط کنترل شده اقدام نمود. در این دوره انسان ، گیاهان برتر و مطلوب را ذخیره و نگهداری می*کرد و به این ترتیب عمل انتخاب ناخود آگاه صورت گرفت. با مرور زمان اهلی کردن حیونات نیز آغاز شد بنابراین کشت گیاهان همراه با اهلی نمودن دامها انجام شد.

2. دوره دوم: در این دوره انسان به نظام تولید مثل گیاهان پی برد و به آمیزش گونه*های مختلف گیاهان پرداخت. اما هنوز اصول علمی ژنتیک کشف نشده بود و تلاقی گونه*ها بطور تصادفی و به عنوان یک نوع هنر صورت می*گرفت.

3. دوره سوم: این دوره با آزمایشات دقیق مندل آغاز شد، بعد از کشف قوانین مندل (1900)، اصول علمی اصلاح نباتات بر اساس قوانین ژنتیک توجیه شد. در این مرحله ، ژنهایی مورد توجه قرار گرفتند که اثرات زیادی در بیان صفات داشتند مثل ژن مربوط به رنگ.
اصول ژنتیکی تکامل گیاهان

از نظر علم ژنتیک ، اصلاح نباتات و تکامل نقاط مشترک زیادی دارند. در هر دو حالت نیاز به وجود تنوع گیاهی و انجام انتخاب روی فرمهای مفید می*باشد. بنابراین تاثیر تکامل بر روی ژنتیک گیاهان از چهار طریق صورت می*گیرد.

1. تنوع مندلی: در حالت طبیعی اغلب موتاسیونهای ژنی ایجاد گیاهان ضعیف می*کند که در اثر تنازع بقا از بین می*روند. اما در برخی موارد موجب ایجاد سازش بیشتر با محیط می*شوند و از این نظر مورد توجه اصلاح کنندگان قرار می*گیرند و در اثر متراکم شدن چندین موتاسیون ژنی مفید ، یک گیاه اهلی ایجاد می*شود. که این گیاه اهلی در اثر انتخاب طبیعی یا مصنوعی تکثیر پیدا کرده و جای گونه*های ضعیف قبلی را می*گیرد.

2. هیبریداسیون بین گونه*ای: وقتی گونه*ها از نظر تاکسونومی (رده بندی) بهم نزدیک باشند، ممکن است تلاقی آنها ایجاد فرمهای باارزشی از نظر کشاورزی را بنمایند. و اگر این تلاقی بین گونه*های دور از هم اتفاق افتد به این اینتروگرسیون گویند که در اکثر مواقع ، گونه تازه ایجاد شده عقیم است یا در نسلهای بعدی گیاهانی بدست می*آیند که از هر دو گونه پدر و مادری ضعیف*تر می*باشند به خاطر همین تکثیر اینها با روشهای غیر جنسی صورت می*گیرد.

3. اتو پلوئیدی: افزایش تعداد دسته*های کروموزومی را در یک گونه ، اتو پلوئیدی گویند. این گیاهان دارای سه یا چندین سری کروموزومند و وقتی با گیاهان دیپلوئید مقایسه می*شوند دارای سلولهای بزرگتر با هسته*های درشت می*باشند. اما اینها در صورتی که تریپلوئید باشند دارای درجه تلقیح کمتری هستند و اصولا بذر تولید نمی*کنند که در این صورت تکثیر اینها به واسطه پارتنوکارپی (بکرزایی) صورت می*گیرد.

4. آلو پلوئیدی: زمانی که دو گونه با ژنومهای مختلف باهم تلاقی پیدا کنند، و بعد تعداد کروموزومها در فرزندان آنها ، دو برابر شود الو پلوئیدی انجام شده است. معمولا هیبرید بین دو گونه با ژنومهای مختلف عقیم است، اما وقتی تعداد کروموزومها دو برابر شود، گیاه زایا می*شود.
موارد موثر بر اصلاح نباتات

انتخاب

از تلاقی گونه*های مختلف با ژنومهای مختلف ، نتاج (فرزندان) مختلفی ایجاد می*شود. نتاجی که دارای سازش بیشتری با محیط زیست هستند توسط انتخاب طبیعی نگهداری و سایر نتاج به مرور زمان از بین می*روند. به انتخابی که به واسطه انسان ، صورت می*گیرد انتخاب مصنوعی گفته می*شود. در برخی موارد انتخاب مصنوعی و طبیعی هم جهت باهم صورت می*گیرد. ولی گاها دارای جهتهای مختلفی می*باشند. زمان تاثیرگذاری به انتخاب مصنوعی کمتر است چرا که در کنترل انسان می*باشد. مهمترین وظیفه اصلاح کننده در این مرحله عبارتست از اینکه از بین گیاهان مختلف حاصله تشخیص دهد که کدام گیاه مفیدتر بوده و باید نگهداری شود.

رانده شدن ژنتیکی

منظور از رانده شدن ژنتیکی ، کم و زیاد شدن تصادفی وفور نسبی ژنها در گیاهان می*باشد که تغییر وفور نسبی ژنها بستگی به طرز انتخاب زارعین و حجم جامعه گیاهی دارد. اگر جامعه گیاهی کوچک باشد، و فقط چند بوته از یک سال برای سال بعد ، بذرگیری شود در این حالت بعضی از ژنها از نسلی به نسل بعد انتقال نمی*یابد و به موازات این ، جامعه گیاهی دیگری ، فرصت گسترش ژنهای خود را می*یابد. در رانده شدن ژنتیکی ، انتخاب طبیعی یا مصنوعی دخالتی ندارد و فقط تصادف و شانس است که وفور نسبی ژنها را تغییر می*دهد.
کاربردهای اصلاح نباتات

1. افزایش عملکرد محصولات: انقلاب سبز ، به مسئولیت آقای نورمن بورگاف ، در اواسط قرن بیستم ، این نتیجه را داد که اگر کشت ، داشت و برداشت ، با تکنیکهای مدرن کشاورزی همراه باشد، بازدهی واریته*های اصلاح شده به حداکثر می*رسد.

2. مقاومت به امراض و آفات گیاهی: متاسفانه همراه با وسعت دادن به نژادهای جدید نباتات ، امراض جدید نیز ایجاد می*گردد و بنابراین مقاومت دائمی امکان پذیر نمی*باشد و بایستی مداوما اصلاح برای مقاومت در برابر امراض و آفات گیاهی صورت پذیرد.

3. وسعت دامنه کشت: برخی از واریته*های گیاهی را در مناطق با شرایط اقلیمی خاص می*توان کاشت با تغییر برخی از صفات گیاهان ، می توان آنها را در محیط متفاوت هم کشت داد.

4. تغییر کیفیت محصولات گیاهی: با گذشت زمان و صنعتی شدن جوامع انسانی ، توقعات افراد بشر تغییر می*کند بنابراین باید استاندارد محصولات کشاورزی را متناسب با ذائقه افراد تغییر داد. امروزه اصلاح کنندگان توجه زیادی به کیفیت محصول می*نمایند چون نه تنها باید عملکرد واریته جدید نسبت به واریته*های قدیمی زیادتر باشد بلکه کیفیت محصول از نظر چیدن ، حمل و نقل و استفاده در صنایع غذایی هم متناسب باشد.

5. ماشینی نمودن برداشت نباتات: در برخی از نباتات مثل ذرت خوشه*ای و گندم ، رشد بیش از حد ساقه و خوابیدگی بوته*ها ، افت قابل توجهی را در برداشت ماشینی ایجاد کرده است. برای رفع این مشکل اصلاح کنندگان ، به تولید واریته*های پا کوتاه پرداختند و واریته*های مناسب برداشت ماشینی را تولید کردند.

6. واریته*های هیبرید: یکی از مهمترین عوامل افزایش محصول استفاده از پدیده هتروزیس می*باشد که در واریته*های هیبرید ظاهر می*گردد. چرا که در این روش ، سعی در تجمع دو صفت مختلف از نظر ژنتیکی و ایجاد یک صفت مناسب می*باشد و این بدست نمی*آید دیگر با انجام آزمایشات مکرر هیبریداسیون.
منبع: daneshnameh.roshd.ir