بخشی از مقاله
الگویی براي ایمنی کاشت گیاهان تراریخته در محدوده هاي زراعی
در دنیاي نوین، زیست فناوري از با ارزش ترین راه هاي توسعه محسوب می شود و به دلیل درك وسیع تري از قابلیت ها ي علوم زیستی، موضوعات بسیاري تحت عنوان ایمنی زیستی قرار می گیرند. براساس تحقیقات انجام گرفته در جهان، محصولات تراریخته به همان میزان که می توانند داراي کیفت بهتري باشند ممکن است خطرات ناشناخته اي نیز داشته باشند اما این مسئله که کشت آن ها خطرساز خواهد بود یا نه، احتیاج به سال ها تحقیق از سوي مؤسسات واجد شرایط، مطمئن و بی طرف دارد. برخی از کارشناسان معتقدند که با استفاده ي گسترده ي کشاورزان از این گیاهان بسیاري از گونه هاي بومی و زراعی کشورها از بین خواهد رفت، در این راستا با آنالیز ارتباط میان محدودیت هاي موجود مانند اقلیمی و غیره و نحوه ي اثرگذاري، فاصله ي کاشت چند نوع گیاه تراریخته از گونه ي بومی و زراعی آن ها که جزء محصولات مصرفی مهم در ایران می باشد تعیین و به کل منطقه تعمیم داده شد. این الگو یک طرح پیشنهادي براي حل و فصل مباحثات موجود میان تولیدکنندگان، متخصصین، بازار و مصرف کننده می باشد که با گردآوري نتایج مشاهدات تحقیقات چند سال اخیر ارائه شده است.
واژگان کلیدي:ایمنی زیستی، تراریخته، اقلیم، بومی، زراعی
مقدمه
استفاده از گیاهان ترانس ژن ( (Genetically Modified Plants بحث هاي زیادي را در خصوص ایمنی زیستی، حقوق مخترعین و مؤلفین، تجارت بین المللی و نظارت اخلاقی این قبیل گیاهان برانگیخته است. اصطلاح ایمنی زیستی به تأثیرات گیاهان تراریخته و محصولات آن بر سلامت انسان و محیط زیست اشاره دارد. با ورود تکنولوژي ترانس ژن اثرات گیاهان تراریخته بر مراکز ژنی و خواستگاه هاي اصلی گیاهان به دلیل از دست رفتن تنوع زیستی این گیاهان براي همیشه، به معضلی بزرگ تبدیل شده است. براي مثال اگر ذرت واقع در مکزیک که زیستگاه اصلی آن می باشد به واسطه ذرت تراریخت آلوده شود به
نوعی فاجعه محسوب می شود(15و.(20 آفتابگردان تراریخته نیز که کیفیت محصول آن از طریق بهبود تغذیه مواد معدنی، کنترل علف هرز، مقاومت به حشرات و بیماري ها تغییر یافته است اگر درمناطقی با اقوام وحشی((Wild relative هم زیستی کند می تواند در این وضعیت بر منابع ژرم پلاسم تأثیر
بگذارد(3و.(16 در حیطه علم ایمنی زیستی نخست باید تعیین گردد که اگر این محصولات می تواند تأثیرات نامطلوبی داشته باشد پس صفات آن ها نیز به دلیل جریان ژن (gene flow) باید در جاي دیگري بیان شود(.(2 همانند دیگر ژن هاي گیاهان زراعی ، ژن هاي تراریخته ي جدید می تواند از طریق دانه ي
گرده و پخش بذر از گیاهان GM به جمعیت هاي-1گیاهان زراعی خویشاوند-2علف هاي هرز-3خویشاوندان وحشی، پراکنده شود(12و.(11دانه ي گرده یکی از مؤلفه هاي تعیین ریسک اکولوژیکی گیاهان ترانس ژنیک است زیرا دانه ي گرده ناقل پخش و انتقال ژن هاي خارجی است(. (4-5 اکولوژیست ها معتقدند عواقب محیطی جریان ژن از اغلب گیاهان GM قابل چشم پوشی یا بی اثر است(.(17 در برخی موارد اگرچه پراکندگی غیرعمدي ژن هاي تراریخته می تواند از دیدگاه ایمنی زیستی نامطلوب باشد اما در حقیقت جریان دانه ي گرده از برخی گیاهان تراریخته نگرانی اصلی زیست محیطی است. در این راستا با آنالیز ارتباط میان محدودیت هاي موجود مانند اقلیمی و غیره و نحوه ي اثرگذاري آن ها 6)و(17و با استفاده از اصول ارزیابی ایمنی دربرنامه هاي آزمایشی این محصولات براساس انتخاب ادواري در طی برنامه نگهداري این منابع می توان الگویی براي ایمنی کاشت گیاهان تراریخته در محدوده هاي زراعی ارائه نمود.
چنین ارزیابیمعمولاً شامل سرعت پخش دانه ي گرده، حداکثر پخش دانه ي گرده (افقی)، دینامیک فضایی دانه ي گرده(عمودي) و الگوي پخش دانه ي گرده یک گیاه زراعی است. از طرف دیگر، شناخت جریان دانه ي گرده نیز براي حفظ خویشاوندان وحشی گونه هاي زراعی در شرایط in situ، به خصوص آن هایی که منابع ژنتیکی مهم براي اصلاح گیاهان زراعی هستند اما در معرض انقراض و خطر مستقیم فعالیت هاي انسان یا عوامل دیگر می باشند، ضروري است(9و.(7
مواد و روشها
انتقال ژن افقی (HGT) به طور فزاینده اي به عنوان یک نیروي قابل توجه در تکامل ژنوم یوکاریوتی شناخته شده است .برخی از درجات جریان طبیعی ژن ها، که اغلب انتقال ژن افقی و یا انتقال ژن جانبی نامیده می شود، بین گونه هاي گیاهی رخ می دهد .(1)مشکل به وجود آمده احتمال فرار ژن است که نمونه اي از آن در انتقال ژن انتخابگر از توت فرنگی هاي تراریخت به خانواده هاي وحشی آن ها گزارش شده است.با توجه به وجود تبادلات ژنتیکی مستمر در طبیعت مساله فرار ژن چندان جدي نیست، به ویژه اینکه می توان از طریق کشت گیاهانی نظیر یولاف یا جارو مزارع گیاهان تراریخت را ایزوله کرده و از فرار
ژن به خانواده هاي وحشی (علفی) آنها که باعث مقاومت آنها در برابر علف کش ها و عوامل بیماري زا می شود، پیشگیري نمود. 27)و10و.(11بعضی از محصولات نیز به منظور اصلاح نمودن نژاد به اندازه کافی در نزدیکی اجداد خود رشد می کنند براي مثال برنج Oryza sativa می تواند با گونه گیاهی هم
نوع وحشی (wild) یکساله Oryza nivara و چندساله Oryza rufipogon ترکیب شود. متخصصین تاکسونومی هر یک از این فرم ها را به رغم ترکیب پذیري آزاد (intercrossing)به طور جداگانه نامگذاري کرده اند .(26)نمونه خاص هیبرید به دست آمده به شکل گروهی در حدواسط محصول (crop) و
گیاه وحشی (wild) قرار گرفته است اما به سرعت به صورت مجزا از نمونه وحشی مشخص می شود.((13 بعید است موردي از محصولات تراریخته وجود داشته باشد که به طور قطعی با گونه هاي وحشی به فرم هیبرید زیست پذیر پیوند برقرار کرده باشد و به اندازه کافی محدود باشد که بتواند به صورت قابل دوام براي
دسترسی به نمونه وحشی گرده افشانی کند .(11) انتقال دانه گرده را به سطح کلاله، گرده افشانی (Pollination) می گویند. دانه هاي گرده را حامل هاي زنده وغیر زنده حمل می کنند . در تعداد معدودي از
گونه ها یک هم سازگاري بین عوامل زنده و گل در این خصوص مشاهده می شود، ساختمان دانه ي گرده نیز در این میان نقش دارد. اندام ماده نیز به نحوي است که به پراکنش دانه ي گرده آن ها کمک می کند .(4) پراکش دانه هاي گرده را می توان با قرار دادن لام هاي میکروسکوپیک اندازه گیري کرد که سطح آن ها با وازلین، ژلاتین یا مواد چسبنده ي دیگر پوشانده شده است. این لام ها در مسافت هاي مشخص و حتی در ارتفاعات مشخص از سطح زمین قرار داده می شوند. تعداد دانه هاي گرده اي که در یک دوره مشخص بر روي اسلایدها قرار گرفته اند را با استفاده از میکروسکوپ شمارش می کنند. این کار درشرایط
آب و هوایی مختلف تکرار می شود و الگوي پراکنش خوبی از دانه هاي گرده در منطقه به دست می دهد .(4) از نظر کمی باد و حشرات مهمترین انواع عوامل گرده افشان هستند. گیاهانی که گرده افشانی آن ها با باد انجام می شود (Anemophilae) داراي انواع مختلفی از ابزارهایی هستند که به پراکنش دانه
ي گرده آن ها کمک می کند در خصوص پراکنش دانه ي گرده توسط باد عوامل زیادي مد نظر قرار خواهند گرفت 9)و(8که مهمترین آنها عبارتند از: -1
شدت و جهت باد : هر قدر قدرت باد بیشتر باشد میزان انتقال دانه ي گرده بیشتر است. در سرعت کاهشی گرانشی 1متر/ثانیه و سرعت باد 2متر/ثانیه دانه هاي گرده اي که درارتفاع 2متري بر روي گیاه ذرت قرار دارند در حدود 4متر پراکنده می شوند. در سرعت باد 10متر/ثانیه فاصله تا حدود 20متر افزایش می یابد. اما حمل افقی نمی تواند به طورتقریباً نامحدود در پراکنش دانه هاي گرده ي آنموفیل اتفاق افتد. حمل افقی داراي نقشنسبتاً کوچکتري است. کوران ها و تلاطم هاي هوا دانه هاي گرده را رو به بالا و پهلو در مسافت هاي طولانی تري انتقال می دهد. در طی این پراکنش افقی و عمودي تعداد دانه هاي گرده در
واحد حجم به سرعت کاهش می یابد. محاسبات نظري نشان داده است که 10کیلومتر دورتر از مرکز پخش دانه هاي گرده بیش از %99 آنها سقوط کرده اند و فقط %1هنوز معلق هستند. مطالعات دقیق را در این خصوص Yensen و (1941 ) Bogh در گیاهان زراعی چغندرقند، چاودار، چغندر علوفه اي و چند
گراس مختلف انجام دادند.نتیجه تحقیقات آن ها ثابت کرد که سرعت باد بر تراکم دانه هاي گرده، در مسافت هاي کوتاه از منبع دانه گرده، تأثیر زیادي دارد.
کاهش تراکم دانه ي گرده یا رقیق شدن بین 0-900 متر از مزرعه آلوده کننده بررسی و تعیین شد. آن ها یک کاهش شدید در 200متر اول مشاهده کردند اما کاهش بین 200-900 متر بخصوص در شدت زیاد باد، خیلی آهسته بود. پراکنش به اطراف با قرار دادن نی هاي حامل اسلاید به ارتفاع 1 یا 1/5 متر در جهت و خلاف جهت باد و مزرعه آلوده کننده به فاصله 200 متر از یکدیگر اندازه گیري شد. -2 تراکم اولیه دانه هاي گرده خارجی : اگر مزرعه ي آلوده کننده در مقایسه با مزرعه بذري که در معرض دانه هاي گرده خارجی قرار می گیرد وسیع وبزرگ باشد خطر آلودگی بالاتر است. برعکس، اگر یک مزرعه بزرگ بذر در کنار یک کرت کوچک پخش کننده دانه گرده قرار داشته باشدقطعاً خطر آلودگی ژنتیکینسبتاً پایینتر است. -3 فاصله بین مزرعه آلوده کننده و مزرعه دریافت کننده: با افزایش فاصله بین مزرعه تولید کننده دانه گرده و دریافت کننده آن میزان آلودگی ژنتیکی، به سبب رقیق شدن تدریجی ابر دانه هاي گرده کاهش می یابد(-4 .(18 عوارض و موانع زمین : احتمال آلودگی ژنتیکی در زمین هاي هموار بیشتر از مناطق تپه اي و کوهستانی است. بلافاصله در پشت یک تپه خطر آلودگی کمتر است زیرا دانه هاي گرده خارجی در ضمن حرکت به سمت بالا رانده می شود و اغلب آن ها در یک فاصله زیاد در پشت کوه سقوط می کنند. پرچین ها و بادشکن ها نیز داراي تأثیرات مشابهی هستند. پرچین ها یا دیواره هاي گیاهی و بادشکن ها یک مانع قابل توجه در مقابل پراکنش دانه هاي گرده هستند. -5 سنگینی دانه هاي گرده : به همان میزان که گرده سبک تر باشد (بسته به نوع محصول) باد تا مسافت طولانی تري قادر به جابجایی آن خواهد بود. -6 تراکم دانه هاي گرده خودي در بالاي مزرعه بذري : تراکم دانه هاي گرده خودي در بالاي مزرعه پذیرنده را مقدار دانه هاي گرده خارجی و میزان دانه گرده خودي تعیین می کند. تراکم دانه هاي گرده خودي به اندازه و شکل مزرعه و همزمانی تولید دانه گرده بستگی دارد. مزارع
بزرگ با دوره رها سازي کوتاه مدت دانه گرده، کمتر از مزارع کوچک با دوره رهاسازي بلندمدت در معرض خطر هستند. در خصوص خطر آلودگی،طول و سطح کرت عواملی تعیین کننده هستند. 4)و19و(21-23 در مورد محصولاتی که کار انتقال دانه گرده توسط حشرات انجام می شود (zoidiophilae)،
یک مدل مکانیکی براي حرکت دانه گرده پیش بینی شده که شرح حرکت زنبور از طریق فضا است. این مدل یک سیستم مبتنی بر انتشار دیفرانسیل با مشتقات جزئی می باشد، معادله هاي استفاده شده براي پیش بینی درصد بذر تراریخته در فاصله دلخواه ازیک منبع تراریخت (باغ سیب حامل نشانگر ( GUC
طبق طرح هاي مختلف کاشت و در واقع یک معادله دو جانبه می باشد که در آن مدل سازي ریاضی و کار تجربی در هم آمیخته است .(23)همچنین حجم نمونه مورد نیازبراي امکان نظارت بر اثرات بالقوه محصولات اصلاح شده ژنتیکی بر محیط زیست در پروانه (Lepidoptera) برآورد شد، بررسی انجام شده در
چندین جنبه اساسی مانند ناحیه جغرافیایی تحت پوشش، زمینه چشم انداز و شدت نمونه متفاوت است .(14) برطبق این ارزیابی ها الگوي پیشنهادي با نرم افزار اتوکد 2007 بصورت سایت پلن ترسیم شده است.
نتایج و بحث
براساس پارامترهاي بررسی شده مطابق با نوع رقم ، شرایط اقلیمی و توپوگرافی منطقه، طول دوره ، زمان و نحوه گرده فشانی، فاصله ي کاشت گیاهان تراریخته از گونه ها ي بومی و زراعی آن ها قابل تعیین و تعمیم به کل منطقه خواهد بود. به این ترتیب با پیاده کردن این طرح می توان دریافت که: -1 پراکنش در عمود بر جهت باد با افزایش مسافت از منبع دانه هاي گردهنسبتاً افزایش می یابد. -2 در صورتی که باد غالب منطقه در یک جهت خاص باشد، توصیه می شود مزارع تولید بذر رقم هاي مختلف (قابل تلاقی با یکدیگر) عمود بر جهت باد باشد. در این صورت احتمال آلودگی به حداقل می رسد.-3 زمانی که ایزولاسیون فضایی یا موقتی راه حل مناسب نباشد، اصلاحگران نباتات کرت هاي اصلاحی را با گیاهان بلند محصور می کنندمثلاً. کرت هاي اصلاحی غلات دانه ریز را درداخل مزارع ذرت یا کنف قرار می دهند یا کرت اصلاحی چغندرقند را با گیاه ري گراس محصور می کنند. -4 دو مزرعه بزرگ یکدیگر را کمتر از دو مزرعه کوچک آلوده می کنند. در کرت هاي بزرگ تولید بذر، آلودگی ژنتیکی را می توان فقط با حذف گیاهانی که در ردیف هاي خارجی سمت باد قرار دارند تا حد
