کشت بافت، دریچه ای به سمت توسعه اقتصاد کشاورزی

آزیلاز/مرکزی تغییرات آب و هوایی، آلودگی خاک و آب، کمبود منابع آبی و افزایش جمعیت زمین نیاز به روش های بهینه کشت را بیش از پیش ضروری کرده است.

افزایش جمعیت زمین، نیاز به تولید غذا را افزایش داده است اما کاهش منابع آبی و به دنبال آن، کاهش زمین های قابل کشت، در طولانی مدت می تواند تامین غذا را به یک بحران تبدیل کند، به همین دلیل افزایش بازدهی تولیدات کشاورزی به منظور بهبود کیفیت و کمیت تولید، اجتناب ناپذیر به نظر می رسد.

بر این اساس با تکیه بر کشاورزی سنتی نمی توان به تامین امنیت غذایی پایدار امیدوار بود. بخشی از محصولات زراعی نیز جنبه خوراکی نداشته یا در صنعت یا به منظور ایجاد سیمایی دلنشین تر در معابر و منازل استفاده می شوند. در کنار آن، پیشرفت و توسعه صنایع، نیاز به مواد اولیه را به شدت افزایش داده و ضروری است تا تولید مواد اولیه آن دسته از صنایع که برگرفته از محصولات کشاورزی است، همگام با توسعه صنایع حرکت کند، پس باید برای تولید، به دنبال روش های مطمین و زودبازده بود.

کشت بافت چیست؟

یکی از روش هایی که می تواند علاوه بر تولید بهینه، گیاه را در جهت رشد مطلوب هدایت کند، کشت بافت یا Tissue Culture  است. این تکنیک در محیط آزمایشگاهی انجام شده و رشد گیاه را به شکل هدفمند انجام می دهد. به کشت سلول ها، اندام ها و بافت های گیاهان تحت شرایط کاملا استریل و کنترل شده در آزمایشگاه، کشت بافت گفته شده و کشت مریستم، پروتوپلاست، بساک، کشت، جنین و کشت بذر را می توان انجام داد. از این طریق در بازه زمانی کوتاه تر، در فضای کمتر و بدون وابستگی به فصل می توان تعداد زیادی گیاه مشابه پایه مادری ایجاد کرد.

پایه کشت بافت گیاهی توسط شوان واشیلدن در سال 1838 گذاشته شده و اولین تلاش توسط هایرنت آلمانی در سال 1902 انجام شد. از اوایل دهه هفتاد خورشیدی، دولت ایران به این نتیجه رسید که یکی از بهترین راه های نجات تامین نهال و نشاء کشاورزی ایران در آینده، تکثیر غیرجنسی یا ریز ازدیاد ی است.

کشت بافت، پیش نیاز اقدامات اصلاحی در گیاهان

عضو هییت علمی پژوهشکده گل و گیاهان زینتی محلات گفت: کشت بافت، تکنیکی است که برای انجام اصلاح ژنتیکی گیاهان ضروری بوده و چنانچه هدف، تغییر در خصوصیات گیاه خاصی باشد، با تولید بافت هایی که خاصیت دریافت تغییرات را داشته باشند، می توان برنامه های اصلاحی را برای گیاهان معرفی کرد. در کشت بافت تغییر ژنتیکی در گیاه ایجاد نمی شود ولی در برنامه های اصلاحی ژنتیکی و بیوتکنولوژی، برای ایجاد تغییرات نیاز است که در مراحلی، از کشت بافت استفاده شود.

دکتر مریم کریمی علویجه در گفت و گو با آزیلاز کشت بافت را مانند بهره گیری از سلول های بنیادی انسان خواند و اظهار کرد: کشت بافت تکنیکی است که با استفاده محیط کشت، هورمون و شرایط مصنوعی، سلول های تمایزیافته گیاه، به سلول های تمایز نیافته تبدیل شده و با توجه به هدف موجود، آن را به سمت مطلوب هدایت می کنند.

وی ادامه داد: سلول های تمایز یافته به سلول هایی گفته می شود که در برگ، ریشه، ساقه یا سایر قسمت های گیاه وجود داشته و ماهیت آنها مشخص است اما سلول های تمایز نیافته، سلول هایی هستند که شباهتی به هیچکدام از اندام های گیاه نداشته و بسته به نیاز، می توان آنها را به سمت تبدیل شدن به سلول های تمایز یافته و اندام مطلوب مورد انتظار گیاه، سوق داد.

وی اندام مناسب جهت برداشت بافت یا ریزنمونه را بسته به عوامل مختلفی از جمله پژوهش های پیشین و بازدهی آن در محیط کشت دانست و تصریح کرد: این بافت در گیاهان مختلف متفاوت بوده و با بررسی در گیاهان هم خانواده آن، بافت مناسب جهت برداشت ریزنمونه انتخاب می شود تا در کشت بافت استفاده شود.

این محقق باغبانی، اصلاح و فیزیولوژی گفت: در شرایط آزمایشگاهی برخلاف طبیعت که رشد گیاه در بستر خاک انجام می شود، بستری مصنوعی با استفاده از نمک های میکرو یا ماکرو و نوعی ژل نگهدارنده ایجاد می شود. در این محیط به دلیل اینکه ریز نمونه به بافت گیاه مادری متصل نیست و نمی تواند از خود مراقبت کرده یا در برابر آفات و بیماری ها از خود مقاومت نشان دهد، محیط در شرایط کشت کاملا استریل قرار گرفته و ریز نمونه نیز ضدعفونی می شود.

وی اظهار کرد: هورمون هایی که در شرایط عادی تحت تاثیر نور، توسط ریشه یا ساقه تولید می شود، در محیط کشت برای گیاه فراهم می شوند و بسته به هدف مورد انتظار از کشت بافت گیاه، هورمون هایی که استفاده می شود که آن را در مسیر ریشه زایی یا شاخه زایی پیش ببرد.

عضو هییت علمی پژوهشکده گل و گیاهان زینتی محلات ادامه داد: پس از پایان مرحله تکثیر درون شیشه ای و رسیدن گیاه به رنج قابل قبول از نظر ریشه یا ساقه، با تغییر رطوبت، نور و سایر عوامل، گیاه به تدریج برای خروج از شرایط درون شیشه ای و سازگاری با شرایط برون شیشه ای، آماده می شود. کشت بافت تکنیکی است که کمک می کند تا اقدامات اصلاح ژنتیکی و تکثیر، با سرعت بیشتر انجام شود.

وی با بیان اینکه معمولا ریز نمونه از اندام زنده گیاه قابل استخراج است، افزود: تمام سلول های گیاه خاصیت ایجاد عدم تمایز و هدایت به سمت مورد انتظار را دارند. در انجام کشت بافت روی گیاهی که تاکنون مطالعه ای روی آن انجام نشده، از تمام اجزای گیاه، ریز نمونه اخذ شده و پس از مطالعه و آزمایش می توان به اندام با بازدهی بهتر و پروتکل مطلوب دست یافت.

کشت بافت راهی برای مبارزه طبیعی با ویروس

تولید گیاه سالم و عاری از ویروس از اهمیت بالایی برخوردار است. هر اقدامی که منجر به استفاده کمتر از آفت کش های شیمیایی شود، علاوه بر ایجاد اطمینان در مصرف کننده، راه را برای صادرات آن محصول هموارتر می کند. ارزش مبارزه با آفات زمانی بیشتر مشخص می شود که در صورت آلودگی دسته ای از گیاهان از جمله برخی گل های زینتی به ویروس، گیاه وارد سیکل گل دهی نشده یا کیفیت محصول تولیدی بسیار پایین خواهد بود و عملا تمام تلاش های تولیدکننده بی ثمر بوده و آسیب سنگینی به وی وارد خواهد کرد. کشت بافت با تولید گیاهان سالم و عاری از ویروس، گذر از این مرحله را در برخی گیاهان تسهیل می کند.

مدیر گروه ژنتیک و به نژادی پژوهشکده گل و گیاهان زینتی محلات کشت مریستم را یکی از روش های کشت بافت دانست و تصریح کرد: اندامی که در قسمت بالایی گیاه قرار داشته و در باور عموم، جوانه خوانده می شود، مریستم نامیده می شود. مریستم اندامی دارای سلول های فاقد تمایز با تکثیر متناوب است و بسته به شرایط می تواند به شاخه یا گل تبدیل شود.

وی گفت: گیاهان معمولا بیماری یا آفت همراه خود دارند و بسته به شرایط، ممکن است این بیماری به گیاه غالب شده و خود را نشان دهد یا به صورت نهفته در گیاه مانده تا شرایطی برای ظهور آن پیش بیاید. به دلیل تقسیمات سریع سلولی در مریستم، از تکثیر ویروس پیشی می گیرد و این ویژگی کارآمدی است که از تکثیر مریستم برای تولید گیاهان استفاده می شود.

کریمی اظهار کرد: تولید گیاه سالم در برخی از گیاهان مانند میخک یا آلسترومریا از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا در صورت آلودگی به ویروس، فرایند گل دهی آن دچار مشکل می شود. در درختان میوه نیز آلودگی به ویروس، میوه دهی یا فرم گیاه را دچار چالش می کند. در کشت مریستم با تیمارهایی از قبیل گرما درمانی، امواج و کاربرد مواد شیمیایی، رنج تکثیر ویروس کاسته می شود.

محصولات خوراکی تکثیر شده از طریق کشت بافت قابل اعتماد است؟

به گزارش آزیلاز، نکته ای که ممکن است در خصوص کشت بافت در ذهن برخی افراد شکل گیرد، دستکاری ژنتیکی یا تولیدی مانند محصولات تراریخته است، البته مضر بودن محصولات تراریخته هنوز به اثبات نرسیده است و نمی توان با قطعیت در مورد آن صحبت کرد.

گاهی هدف از دستکاری ژنتیکی گیاه، ایجاد مقاومت به یک بیماری یا آفت است؛ این احتمال وجود دارد که در کنار ایجاد مقاومت به یک بیماری، صفت دیگری در گیاه ایجاد شود که به مرور زمان و با استفاده بیش از اندازه، خطر ابتلا به برخی بیماری ها را افزایش دهد، هرچند این ها احتمالاتی است که تاکنون به اثبات نرسیده است.

عضو هییت علمی پژوهشکده گل و گیاهان زینتی محلات در این باره گفت: در تراریخته کردن، ژن مطلوب و مورد انتظار از یک گیاه برای دستیابی به هدف مورد انتظار به گیاه هم خانواده انتقال داده می شود. دو گیاه باید از نظر ژنوتیپ مشابه بوده یا بسیار نزدیک باشند تا این عمل موفقیت آمیز باشد. این انتقال با استفاده از اگرو باکتریوم یا تفنگ ژنی به سلول های گیاه مورد نظر انجام می شود. این انتقال می تواند به شکل مستقیم یا غیرمستقیم به سلول های گیاه انجام شود. از نکات مثبت کشت بافت، حفظ ویژگی های گونه مادری است که بدون دستکاری ژنتیکی روی گیاه انجام می شود و بر این اساس، در صورت کشت محصول خوراکی از این طریق، هیچ ضرری متوجه مصرف کننده آن نخواهد بود.

از تجاری سازی و فروش پروتکل های کشت بافت تا درآمدزایی از طریق آن

این محقق باغبانی، اصلاح و فیزیولوژی ادامه داد: پژوهشکده گل و گیاهان زینتی محلات پروژه های تحقیقاتی متعددی در زمینه کشت بافت گیاهان انجام داده و پروتکل های کشت بافتی گیاهان برای انتقال به بخش خصوصی موجود است. از جمله این پروژه ها می توان به تکثیر عاری از ویروس میخک، تکثیر گیاهان زینتی آبزی، تکثیر عاری از ویروس شمعدانی، تکثیر درون شیشه ای گل شیپوری و تکثیر درون شیشه ای آناناس اشاره کرد.

وی افزود: این گیاهان بنا بر نیاز بازار یا درخواست سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی انتخاب شده و هدف، جهت رفع چالش های موجود در جامعه کشاورزی ایران است. پژوهشکده می تواند بنا بر درخواست تولیدکنندگان، مطالعات تحقیقاتی را بر روی گیاهان انجام داده، پروتکل و گیاهان تکثیری را به مشتری واگذار کند.

به گزارش آزیلاز، آزمایش های مختلف و رسیدن به روش مطلوب کشت بافت هر گیاه فرایندی تخصصی و زمان بر است که در نهایت منجر به دستیابی به بهترین روش کشت بافت آن گیاه خواهد شد که پروتکل کشت بافت نامیده می شود. حق بهره برداری پروتکل ها در مواقع بسیاری توسط موسسات پژوهشی به صورت اجاره (انحصاری یا غیرانحصاری) مدت دار یا فروش دایم، واگذار می شود.

اگرچه واگذاری این پروتکل ها روش مناسبی جهت کسب درآمد است اما می توان با حمایت و پشتیبانی از این مراکز علمی و تجهیز و به روز سازی آزمایشگاه های آنها، پروتکل ها را به عنوان یک دانش بومی حفظ کرده و از آنها برای تولید محصول در داخل کشور استفاده کرد. با توسعه این دانش و کار بر روی گیاهان نادر و ارزشمند در جهان و فروش این محصولات، می توان درآمدهای ارزی مناسبی برای کشور به ارمغان آورد.

کشت بافت گامی برای آسیب کمتر به منابع طبیعی و توسعه سلامت

در فصول مختلف سال به ویژه بهار، افراد بسیاری به منظور بهره برداری از گیاهان دارویی راهی کوه و بیابان می شوند و برداشت بی رویه این گیاهان در کنار اقداماتی مانند رها کردن زباله و روشن کردن آتش، موجب تخریب محیط زیست، آسیب به منابع طبیعی و اخلال در چرخه طبیعی تولید غذای پوشش جانوری منطقه می شود. حتی افراط در برداشت نیز می تواند موجب نابودی یک گونه ارزشمند شود. لاله واژگون نمونه بارز این موضوع است که با برخی مناطق رویش خود، خداحافظی کرده است. در اینجا نیز کشت بافت می تواند وارد شده و با تکثیر گیاهان رو به انقراض بومی، نقش موثری در آسیب کمتر به طبیعت بازی کند.

کریمی هدف از پرورش گیاهان دارویی را استفاده از متابولیت های آنان که در ریشه ها به خوبی تولید می شوند دانست و گفت: در کشت بافت از طریق بیو رآکتورها به عنوان یک اشل بسیار بزرگ از کشت بافت، مسیر به گونه ای پیش می رود که با جایگزینی محیط کشت و استفاده از هورمون ها، تنها ریشه ها تکثیر شوند و گیاه به سمت ساقه زایی تمایز پیدا نکند تا پس از دست یابی به حجم مطلوب، بتوان از مواد موجود در آنها استفاده کرد.

کشت بافت و پایه مادری / پایه مادری چیست؟

در نگاه اول شاید تفاوت چندانی میان گیاهانی که در طول چند دوره تکثیر شده و رشد می کنند وجود نداشته باشد؛ اینجاست که واژه پایه مادری چندان بااهمیت به نظر نمی رسد. اما زمانی که بحث تولید یکنواخت یا محصولی استراتژیک مطرح بوده و بازار مصرف به دنبال یک محصول با مشخصات خاص باشد، تولید گیاه مشابه پایه مادری ارزش دوچندان پیدا می کند. در تولید گیاهان گلدار به دلیل گرده افشانی طبیعی گیاهان، امکان ایجاد تنوع رنگی یا ژنوتیپ های جدید در محصول کشت شده از طریق بذر حاصل از این گیاهان وجود دارد. در نتیجه بذر تولیدی نمی تواند پاسخگوی نیاز مشتریانی باشد که تنها به دنبال یک گونه یا رنگ خاص هستند.

کریمی گفت: زمانی که به دنبال ایجاد تنوع در گل یا گیاه هستیم، از طریق گرده افشانی و تولید بذر می توان به این تنوع دست یافت. استفاده از بذر در نهایت منجر به تنوع ژنتیکی ژنوتیپ ها می شود اما زمانی که به دنبال تولید یکپارچه یا انبوه از یک ژنوتیپ خاص هستیم، کشت بافت یا قلمه بهترین راهکار است. از این طریق می توان از اندام گیاه استفاده کرد و با به کار بردن هورمون های خاص، تعداد زیادی گیاه بدون تفاوت با گیاه مادری ایجاد کرد.

عضو هییت علمی پژوهشکده گل و گیاهان زینتی محلات، کشت بافت آناناس را به منظور ایجاد تعداد انبوه از یک گونه مطلوب آناناس وارد شده به کشور دانست و اظهار کرد: در مقطعی، یک گونه آناناس باکیفیت وارد کشور شد که پیشنهاد تکثیر این گونه از طریق کشت بافت از سوی وزارت کشاورزی به پژوهشکده گل و گیاهان زینتی محلات ارایه شد و این عمل با موفقیت انجام شد.

وی با اشاره به اینکه در صورت فراهم بودن امکانات، زیرساخت ها و بازار، کشت بافت می تواند ارزآوری مناسبی برای کشور به دنبال داشته باشد، افزود: ایجاد تعداد و کیفیت مناسب گیاهان یکنواخت می تواند راهی برای صادرات انواع گیاهان زینتی، پایه های درختان میوه و … باشد.

وی کشت بساک را یکی دیگر از روش های کشت بافت دانست و ادامه داد: در کشت بساک، از اندام نر گل گیاهان برای تولید کالوس استفاده می شود. زمانی که هدف، ایجاد یک گیاه بسیار خالص باشد، از بساک ها نمونه گرفته شده و سپس این سلول ها به سمت جوانه زنی پیش برده می شود. از این روش دشوار در کارهای اصلاحی و تولید ژنوتیپ های خالص استفاده می شود.

کریمی هدف از کشت بافت را در برخی از آزمایشات، انتقال ژن دانست و تصریح کرد: کشت بافت با هدف انجام تحقیقات برای برطرف کردن یک معضل از پیش پای باغداران، گلکاران و کشاورزان است. هدف اصلی کشت بافت، کمک به تولیدکنندگان برای پرورش میزان انبوه از یک گیاه در مدت زمان کوتاه تر است. برخی گیاهان از قبیل گندم، جو، گیاهان دارویی و گیاهان آبزی در کشت بافت بسیار خوب عمل کرده و بازدهی خوبی دارند.

کشت بافت، گامی موثر در توسعه اقتصاد کشاورزی

به گزارش آزیلاز، کشت بافت مسیری هموارتر برای تولید یکنواخت گل و گیاه زینتی و محصولات کشاورزی است. در شرایط فعلی و با توجه به پراکندگی و تنوع تولید در مزارع و گلخانه های کشور، شاید بتوان بازارهای کوچکی مانند کشورهای همسایه و حوزه خلیج فارس را تامین کرد اما نمی توان امید زیادی برای در اختیار گرفتن بازارهای پرمصرفی مانند چین و روسیه داشت. کشت بافت روشی است که در صورت توجه بیشتر به آن می تواند به سرعت به تامین این اهداف بالقوه کمک کند. روابط سیاسی پرنوسان روسیه با اتحادیه اروپا فرصتی طلایی برای ایران است تا جای هلند در تامین گل روسیه را به خود اختصاص دهد.

کشت بافت دانشی پاک و بدون آلایندگی زیست محیطی است که علاوه بر بازدهی مطلوب، هیچگونه آسیبی به طبیعت و محیط زیست وارد نمی کند. به همین دلیل توسعه موسساتی که روی این دانش مطالعه می کنند و حمایت از آنها، مسیری مطلوب با دستیابی به چشم انداز روشن برای افزایش درآمدهای غیرنفتی و کاهش اثرگذاری مخاطرات طبیعی مانند خشکسالی و گرم شدن جهانی هوا بر امنیت غذایی است.

می طلبد که معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، موسسات تحقیقاتی کشاورزی، پارک های علم و فناوری و دانشگاه ها دست به دست هم داده و با تربیت متخصصان این حوزه، این دانش را تقویت کنند. گام برداشتن دولت در معرفی پتانسیل کشور در این تکنیک و پیدایش بازارهای هدف، ضمن ایجاد صرفه اقتصادی بیشتر برای کشت بافت، تمایل بیشتر بخش خصوصی برای ورود به این عرصه را به همراه خواهد داشت.

پایان خبر آزیلاز