بخشی از مقاله
استفاده از برخی ژنها در تولید گیاهان تراریخت مقاوم به بیمارگرهاي قارچی
خلاصه
سالانه بخش عمدهاي از محصولات کشاورزي بر اثر بیماريهاي گیاهی از بین میروند و در این بین قارچها مهمترین عوامل بیماريزا میباشند. دانش مهندسی ژنتیک از حدود 160 سال پیش با کشف قوانین وراثت صفات زیستی، آغاز گردید. امروزه با استفاده از مهندسی ژنتیک، ژنهاي مقاومت به بیماريها از منابع ژنتیکی مختلف جدا شده و به گیاهان منتقل شدهاند. بدین ترتیب ضمن افزایش مقاومت گیاهان در مقابل بیماريها از خطرات زیست محیطی ناشی از مصرف بیرویه سموم شیمیایی هم کاسته شده است. در این مقاله تعدادي از گیاهان تراریخت شده مقاوم به قارچها از جمله، گندم مقاوم به Fusarium و Erysiphe، کلزاي مقاوم به Sclerotinia sclerotiorum، توتون، لوبیا و کانولاي مقاوم به Rhizoctonia solani، بادام زمینی
مقاوم به Cercospora arachidicola، گوجه فرنگی مقاوم به Fusarium oxysporum f.sp. Lycopersici، برنج مقاوم به سوختگی غلاف، کانولاي مقاوم به Peronospora parasitica و Erysiphe polygoni، رز مقاوم به Diplocarpon rosae، پنبه مقاوم به Fusarium وVerticillium، کلم بروکلی مقاوم به Alternaria brassicola، هویج مقاوم به Erisiphe heraclei و Alternaria dauci، انگور و رازك مقاوم به سفیدك سطحی مورد برسی قرار گرفته است، گیاهان تراریخته مقاوم به قارچها، مقاومت بالایی در برابر بیمارگرهاي گیاهی از خود نشان دادند. براي از بین بردن گرسنگی در جهان لازم است، میزان تولید محصولات کشاورزي در طی 2 دهه آینده 60 درصد افزایش یابد، تولید و کاشت گیاهان تراریخته یکی از روش هاي نوین و امید بخش براي مدیریت بیماريهاي قارچی است، تا تولید محصولات کشاورزي براي تامین نیازهاي غذایی جمعیت روزافزون انسان، افزایش یابد و کشاورزي پایدار برقرار گردد.
کلمات کلیدي: گیاهان تراریخت، گیاهان مقاوم به قارچ ها، انتقال ژن، مهندسی ژنتیک
مقدمه
دانش مهندسی ژنتیک از حدود 160 سال پیش با کشف قوانین وراثت صفات زیستی ، آغاز گردیده و در آن از سلول، همانندسازي و تکثیر قطعههاي آن با واکنش زنجیرهاي پلیمراز DNA، روشهاي جداسازي و خالصسازي، شناسایی و خالص نمودن ژنهاي مطلوب و انتقال آنها به درون سلول گیاهان به طور غیر مستقیم با استفاده از باکتري Agrobacterium tumefaciens و یا به طور مستقیم با تفنگ ژنی و تولید گیاه کاملا تراریخته، از سلول تراریخته با کشت بافت، در طی 4 دهه اخیر ابداع و کامل گردیدهاند. با استفاده از این فناوري امکان انتقال ژنهاي مطلوب، بدون همراهی با هیچ ژن نامطلوبی به گیاهان میسر شده است و گیاهان تراریخته مقاوم به بیماريهاي قارچی، باکتریایی، ویروسی، نماتدها و تنشهاي محیطی تولید شدهاند. مهندسی ژنتیک امیدي براي مدیریت بهتر بیماريهاي گیاهان و افزایش تولید محصولات کشاورزي براي تامین نیازهاي غذایی جمعیت روزافزون انسان، به وجود آورده است (صدروي، .(1391 سالانه بخش عمدهاي از محصولات کشاورزي بر اثر بیماريهاي گیاهی از بین می-روند و در این بین قارچها مهمترین عوامل بیماريزا می باشند (اصفهانی، .(1390 بیماريهاي گیاهی یک محدودیت عمده براي تولید محصولات کشاورزي در سراسر جهان میباشند .(Wally and punja, 2010) روش مرسوم مبارزه با این عوامل خسارتزا استفاده از سموم شیمیایی است، این روشها ضمن اینکه هزینه فراوانی را برکشاورزان تحمیل میکنند، صدمات جبران ناپذیري هم بر محیط زیست وارد مینمایند. در ضمن کارایی استفاده از این مواد شیمیایی نیز به دلیل ایجاد مقاومت در برابر سموم به مرور پایین آمده و به همین خاطر نیاز به تعویض مکرر این مواد وجود دارد. امروزه با استفاده از مهندسی ژنتیک، ژنهاي مقاومت به بیماريها از منابع ژنتیکی مختلف جدا شده و به گیاهان منتقل شدهاند. بدین ترتیب ضمن افزایش مقاومت گیاهان در مقابل بیماريها از خطرات زیست محیطی ناشی از مصرف بی رویه سموم شیمیایی هم کاسته شده است با وارد کردن برخی ژنهاي گیاهان مقاوم به گیاهان حساس مانند ژنهاي کیتنیاز و 1 و 3 بتا گلوکاناز که باعث تخریب دیواره پلی ساکاریدي قارچهاي بیماريزا میشوند. زیست فناوریستها به گیاهانی دست یافتهاند که مقاوم به قارچهاي بیماريزا میباشند (صالحی، .(1387 قارچ-هاي آنتاگونیست مانند تریکودرما، با تولید آنزیمهاي هیدرولازي قوي، اثر بازدارنده مطلوبی بر رشد طیف وسیعی از قارچهاي بیماريزا دارند. ژنهاي کیتیناز قارچ تریکودرما آنزیمهاي کیتینولایتیکی را بیان میکنند که فعالیت ضد قارچی آنها در حد قارچکشهاي شیمیایی گزارش شده است و تاکنون هیچ پاتوژن کیتینی در شرایط آزمایشگاهی نتوانسته است در برابر این آنزیم ها مقاومت کند .(Lorito, et al., 1996) استفاده از این ژنها در پروژههاي انتقال ژن به گیاهان زراعی، باعث ایجاد مقاومت بسیار بالایی در برابر طیف گستردهاي از عوامل بیماريزاي قارچی شده است .(Theis and Stahl , 2004)
گیاهان تراریخت مقاوم به قارچ
به منظور تولید گیاهچهي تراریخته گندم (Triticum aestivum) مقاوم به قارچهاي فوزاریوم و ارایزیف، از 4 سویه اگروباکتریوم LBA4404، AGL، EHA101 و C58، حامل پلاسمید pBI121 نوترکیب، حاوي ژنهاي کیتیناز و گلوکاناز، هر کدام به طور جداگانه تحت کنترل پیشبر CaMV35S و نیز ژن انتخابگر نئومایسین فسفوترانسفراز تحت کنترل پیشبر NOS استفاده شده است. واکنش زنجیره اي پلیمراز و آنالیز لکه گذاري DNA نشان داده که گیاهان تراریخته احتمالی در مقایسه با شاهد حداقل یک نسخه از ژن-هاي کیتیناز، گلوکاناز و نیز نئومایسین فسفوترانسفراز را در ژنوم خود دارا هستند (محمدي زاده و همکاران، Fusarium .(1389 graminearum عامل بیماري بلایت فوزاریومی گندم، فیتوتوکسین Deoxynivalenol (DON) را تولید می کند که از دسته
١١١٥
