بخشی از مقاله
بررسی اهمیت محصولات تراریخته و نقش آن در توسعه کشاورزی پایدار
چکیده
توسعه کشاورزی پایدار با توجه به در نظر گرفتن جمعیت در حال افزایش، نیاز روز افزون برای تامین غذا، خسارت وارده به محیط زیست و بهره برداری بـیش از حد از منابع طبیعی از مقوله های بسیار مهم در دنیای کشاورزی امروز می باشد. با استفاده از روش های نوین علمی، تولید محصولات کشاورزی نسـبت بـه دهه های قبل توسعه شایانی یافته، با این همه به علت استفاده گسترده از مواد شیمیایی و خسارت های جبران ناپذیر وارده بـه محـیط زیسـت، افـزایش ایـن محصولات، مشکلات گسترده ای را فراهم کرده است. به همین دلیل استفاده از روش های جایگزین، بـرای حصـول حـداکثری و پایـدار محصـولات و کـاهش خطرات زیستی ناشی از آن مطرح شده است.
یکی از روش های افزایش تولیدات، استفاده از روش های مدرن کشاورزی مانند تولید محصولات اصلاح شده ژنتیکـی ( GMOs) مـی باشـد. گیاهـان زراعـی تراریخته به منظور تولید با کیفیت و عملکرد برتر و حل بسیاری از معضلات بخش کشاورزی از جمله مبارزه با علف های هرز، مقاومت به بیمـاری هـا ، آفـات، تنش های غیر زیستی و کاهش نیاز به استفاده از آفت کش ها و مواد شیمیایی، توسعه یافته اند. این محصولات انقلاب عظیمی در کشـاورزی ایجـاد کـرده و کشور های مختلفی در دنیا به کاشت و توسعه این گیاهان پرداخته اند. نقش با اهمیت گیاهان ترا ریخت در تامین غذای بشر، امری تردید ناپذیر مـی باشـد. اما از طرف دیگر، منتقدان به استفاده از محصولات تراریخته، درباره تهدید های احتمالی مصرف این محصولات در سلامتی انسان، امنیـت غـذایی و تـاثیر بـر ایمنی زیستی هشدار می دهند. به طور کلی جهان امروز باید با استفاده از این دست آوردهای نوین در بهبود و ارتقای تولید محصولات و در راسـتای توسـعه پایدار کشاورزی گام بر دارد که در این راه با فرصت ها و چالش های گسترده ای روبرو خواهد بود. این مقاله، مروری بـر رونـد پیشـرفت واسـتقرار محصـولات زراعی تراریخته ، تجزیه و تحلیل مزایا و معایب استفاده از این محصولات و اثرات آن بر توسعه کشاورزی پایدار می باشد.
کلمات کلیدی:
کشاورزی پایدار، محصولات ترا ریخته، تنش های غیر زیستی
-1 مقدمه
با توجه به رشد فزاینده جمعیت جهان و افزایش تقاضا برای مواد غذایی، بـا در نظر گرفتن محـدودیت اراضـی قابـل کشـت، منـابع در دسـترس، تغییرات آب و هـوایی ، خسـارات وارده بـه محـیط زیسـت و کـاهش حاصلخیزی بسیاری از مناطق زراعی، نیاز بـه اسـتفاده از روش هـای نوین در تولیدات محصولات زراعـی بـا بـالاترین عملکـرد و کمتـرین خسارت وارده به طبیعت و در راسـتای توسـعه کشـاورزی پایـدار را ایجاب می کند.
مهندسی ژنتیک با تولید گیاهان تراریخت، موجب تسهیل انتقال ویژگی های مفید برای بهبود تولیدات کشاورزی را فراهم کرده اسـت. از جملـه در گیاهانی مانند سویا، ذرت، سیب زمینی، گوجه فرنگی، برنج و......
تولید گیاهان تراریخت با خاصیت تحمل به علف کش ها و مقاومـت بـه آفات ، مقاومت به تنش های غیر زیستی ( خشکی، شوری، سرما و .....)، عملکرد بالاتر و افزایش کیفیت محصولات و حفاظـت از منـابع طبیعـی دارای اهمیت بالایی در توسعه کشاورزی پایدار می باشد.
در جهان، کشت محصولات اصـلاح شـده ژنتیکـی ( ( GMOs در حـال افزایش می باشد، در سال 2011 ، 29 کشور در دنیا محصولات تراریخته را به صورت تجاری کشت دادند که از بین این کشـورها، 8 کشـور عضـو اتحادیه اروپا هستند. بزرگتـرین تولیـد کننـدگان محصـولات تراریختـه عبارتند از: آمریکا، برزیـل، آرژانتـین، هنـد و کانـادا. سـطح زیـر کشـت محصولات تراریخته از 1,7 میلیون هکتار در سال 1996 به 160 میلیون هکتار در سال 2011 افزایش یافت که بیشترین توسعه را در کشـورهای در حال توسعه نسبت به کشورهای صنعتی داشته است .>1@ تولید ایـن محصولات از جدید ترین فن آوریهای تولید گیاهان می باشد که اصـلاح گران نبات از آن در تولید گیاهانی با ترکیبات ژنی جدیـد بـا اسـتفاده از استفاده می کنند. استفاده از این گیاهان در توسعه کشاورزی پایدار از طریق افزایش ارزش غذایی، بهبـود عطـر و طعـم، افـزایش مانـدگاری، مقاومت به آفات و بیماری های گیاهی و حفظ ایمنی و سلامت محـیط زیست می باشد .[2]
استفاده از علف کش ها، آفت کش ها و کودها بـرای افـزایش عملکـرد محصولات نسبت به گذشته ،افزایش چشـمگیری دارد. تولیـد گیاهـان تراریخت، باعث استفاده کمتر آفت کش ها توسط پرورش دهندگان به میزان 393 میلیون کیلوگرم شد کـه نقـش مهمـی در کـاهش انتشـار گازهای گلخانه ای در سال 2009 داشت که معادل حذف 7,8 میلیون ماشین از جاده ها می باشد .>2] تولید محصولات تراریخت در راستای توسعه کشاورزی پایدار شامل روش هایی است که بر افزایش تولیـدات غذایی بدون داشتن تاثیرات مضر بر محیط زیست تکیه مـی کنـد. بـه عبارتی نوعی تعادل میان تولیدات مواد غذایی، حفظ محـیط زیسـت و اهداف توسعه جامعه فراهم می نماید.
-2 تعریف کشاورزی پایدار و توسعه گیاهان تراریخت
یکی از مهمترین تعـاریف پایـداری از دیـدگاه کشـاورزی توسـط USDA (سازمان کشاورزی ایالات متحده ) اتخاذ شده که به صورت قانونی در سال 1990 درباره غذا، کشاورزی، حفاظت و فعالیت تجاری تدوین شـد. طبـق این قانون واژه کشاورزی پایدار به معنای یک سیستم یکپارچـه از تولیـدات گیاهان و حیوانات می باشد که دارای کاربردهای مکانی خاصـی بـوده و در طولانی مدت انجام می شود و دارای اهداف زیر است:
-1 تامین نیازهای غذایی و فیبری بشر -2 افــزایش کیفیــت محــیط زیســت و منــابع طبیعــی کــه اقتصــاد
کشاورزی به آن وابسته می باشد -3 استفاده بهینه از منابع غیر قابل تجدید در طبیعت و منابع کشت
و کنترل مناسب چرخه های زیستی -4 حمایت از کارآیی اقتصادی در فعالیت کشاورزی
-5 افزایش کیفیت زندگی کشاورزان و جامعه به صورت یک مجموعه کامل.[3]
بــه منظــور درک بیشــتر تعریــف کشــاورزی پایــدار بایــد دریــابیم کــه کشاورزی پایدار چگونه در طول تاریخ در مقابل کشاورزی سنتی توسعه یافته است. هاروود بیان می کند که جنبش پایدار کشـاورزی در طـول دهه 1900 در کنار صنعتی شدن کشاورزی ظهور کرده و پرورش یافته است. او تقسیم بندی را بین کشـاورزی سیسـتماتیک کـه از صـنعتی روش های نوترکیبی، برای تولید عملکرد و کیفیـت بـالاتر محصـولات و تولیـــــــــــد پـــــــــــروتئین هـــــــــــای بااهمیـــــــــــت شدن حمایت می کند و کشاورزی علمی که به دنبال کـار بـا طبیعـت می باشد، قرار داده است. به نظر او تفاوت بین این دو روش بر پایـه دو اصل تقلیل گرایی در مقابل کل گرایی می باشـد. اصـول کلـی حرکـت محققان کشاورزی شامل تنـوع، بازیافـت، اجتنـاب از مـواد شـیمیایی، تولید غیر متمرکز و ... می باشد .
هاروود درباره کشاورزی پایدار سه اصل را مطرح ساخت:
-1 روابط متقابل بین تمامی بخش های کشاورزی شـامل کشـاورز و خانواده اش
-2 اهمیت زیاد تعادل های زیستی در سیستم -3 نیاز به حداکثر رساندن روابط زیسـتی مطلـوب در سیسـتم و بـه حداقل رساندن استفاده از مواد و عملیاتی که این روابط را مختل می کند .[4]
به نظر لیسون بیوتکنولوژی کشاورزی، تقسیمی را بین این دوالگـو کـه اساسا از لحاظ بیولوژیکی و اجتماعی - اقتصادی مخالف هم می باشند، مطرح می سازد. او بیان می دارد که الگوی متعارف کشاورزی، ترکیبی از روش های تقلیلی در بیولوژی تجربی و اقتصاد نئو کلاسیک می باشد که تلاش برای به حداکثر رساندن بهره وری دارد. در مقابل کشـاورزی پایدار روشی جامع برای کشاورزی که بر روابـط متقابـل فـر آینـدهای اجتماعی، اقتصادی و محیطی تمرکز می کند، می باشد. لیسـون بیـان می دارد که بیوتکنولوژی کشاورزی درون الگوی تقلیـل قـرار داشـته و بنابراین متناقض با پایداری می باشد .[5]
هابل و ولز یک رویکرد متفـاوتی را جهـت درک وجـود و نقـش بـالقوه بیوتکنولوژی در کشاورزی پایدار و سیستم های کشاورزی معمول بیان کرده اند. آنها سه حالتی را که محصولات تراریخته باعث افزایش انتقال کشاورزی از پایداری کم به پایداری زیاد مـی شـود را مطـرح نمودنـد. اولین حالت بیان می دارد که محصولات تراریخته باعث کاهش استفاده از مواد شیمیایی مضر در تولیدات کشاورزی می شود که با یک سیستم تک کشتی با تمرکز بر عوامل اجتماعی- اقتصادی تعیین می شود. بـه عنوان مثال گیاهان مقاوم به علف کش ها. که ایـن گیاهـان قـادر بـه استفاده از یک ماده شیمیایی با خطرات محیطی کمتر در کنترل علـف های هرز می باشند مانند گلایفوسات.
در حالت دوم، گیاهان تراریخته مـی تواننـد در کمـک بـه کشـاورز در حذف استفاده از مواد شیمیایی در کشـاورزی، مفیـد باشـند. در ایـن
حالت محصولاتی طراحی شده اند که خودشان آفت کش هـا را تولیـد کرده و می توانند جایگزین استفاده از مواد شیمیایی مضر شوند. ماننـد استفاده از گیاهان . Bt هر چند این محصولات به دلیـل انتشـار ژنـی و مقاومت آفت به طور کامل پایدار نبـوده انـد . ایـن هـم ماننـد حالـت اول،در مورد مسائل مختلفی شامل شرایط ساختاری مزرعه، دسترسـی به دانه ها و مسایل مربوط به توزیع غذایی پاسخ نداده است. با این همه حالت دوم باعث افزایش ارتقا به سـمت کشـاورزی پایـدار نسـبت بـه حالت اول می باشد.
در حالت سوم گیاهان تراریخته در کمک به توسعه الگـوی یکپارچـه از کشاورزی پایدار به کار می روند. مزایای بالقوه این نوع گیاهان شـامل کاهش استفاده از مواد شیمیایی مضر، عملکرد بالاتر، بهبـود کیفیـت ، کاهش هزینه تولید ، کاهش فرسایش خاک و افزایش کنترل کشـاورز می باشد .[6]
اهداف به کارگیری محصولات تراریخته برای توسعه کشـاورزی پایـدار شامل موارد ذیل می باشد.
-1 افزایش بهره وری محصولات جهانی بـه منظـور بهبـود مـواد غـذایی، تامین امنیـت غـذایی و فیبـری در سیسـتم هـای تولیـد محصـولات کشاورزی پایدار و همچنین حفظ تنوع زیستی
-2 کمک به کاهش فقر و گرسنگی
-3 کاهش اثرات زیست محیطی کشاورزی
-4 کم کردن اثرات تغییرات آب و هوایی و کـاهش گازهـای گلخانـه ای
.[7]
-3 محصولات ترا ریخته
گیاهان ترا ریخته، گیاهانی هستند که وراثت DNA آنها با افـزودن DNA از منابعی غیر از ژرم پلاسم والدینی با استفاده از تکنیـک هـای نـوترکیبی حاصل شده باشد. آنها دارای ژنهای جدید و خصوصیات سـودمندی ماننـد افزایش ارزش غذایی، بهبود طعم، حفظ طـولانی مـدت تـازگی و پـروتئین های مقابله کننده با بیماری می باشند. این محصولات در تلاش برای حـل بسیاری از مشکلات مرتبط با کشاورزی تجاری، شامل بیماری و علف هـای هرز توسعه یافتند. روش های مهندسی ژنتیک اجازه می دهند تا دستکاری مواد ژنتیکی توسط دانشمندان دقیق تر انجام شـده و باعـث توسـعه تنـوع واریته های اصلاح شده می شود. بزرگترین مزیت محصولات ژنتیکـی ایـن است که اصلاح محصول را می توان در زمان کوتاهتر و با کارآیی بیشـتر در
مقایسه با روش های معمول اصلاحی به دسـت آورد. متـداول تـرین روش نوین به کار رفته شامل انتقال DNA به درون ژنوم گیاه میزبان، توسط یک گونه باکتریایی یه عنوان ناقل ( مانند انتقال DNA به درون سلول گیـاهی توسط پلاسمید Ti از اگروباکتریوم) برای حصول صفت مورد نظرمی باشد. این روش با موفقیت در دولپه ای ها ( گیاهان پهن برگ مانند سویا، گوجـه فرنگی و ..) به کار رفته است. البته روش انتقال توسط اگروباکتریوم در همه گونه های گیاهی امکان پذیر نمی باشد. تک لپـه ای هـا ( غـلات) مسـتعد پذیرش اگروباکتریوم نبوده و انتقال به این روش در آنها بسیار مشـکل مـی باشد، هر چند در سالهای اخیر، موفقیت هایی هم گزارش شده است .[8]
اولین نسل محصولات تراریخته دارای مزایای زراعـی بـرای کشـاورزان هستند. این محصولات دارای تحمل به علـف کـش هـا ( گلایفوسـات، گلوفوسینات و اکسینیل)، مقاومت و تحمل به حشرات ( انواع متنـوعی از پروتئین های Cry باسـیلوس تورینجنسـیس) و مقاومـت قـارچی و ویروسی مـی باشـند .[9] دومـین نسـل محصـولات تراریختـه حـاوی خصوصیات تغذیه ای و سلامتی مانند سویای غنی از اسید های چـرب ترانس و روغن کلزا و ... می باشند. همچنین غلات و سبزیجات با ارزش غذایی متنوع، به مصرف کنندگان ارائه می شوند. واریته هـای متحمـل به شرایط کشاورزی نامناسب ( خشکی، سرما و شوری) نسل جدیـدی از تکامل هستند. نسل سوم گیاهان برای اهداف صنایع غذایی و تولیـد ملکولهای ارگانیک توسعه یافتند .[10] در حال حاضر تنها تعداد کمی محصولات غذایی جهت استفاده تغذیه ای مجاز هستند و در بازارهای بین المللی تجارت می شوند که شامل سویای مقاوم به علف کش ها ، ذرت مقاوم به حشرات و علف کش ها، پنبه مقاوم به علـف کـش هـا و حشرات، به علاوه انواع مختلفی از پاپایـا، سـیب زمینـی، بـرنج، کـدو، چغندرقند، گوجه فرنگی بوده که در بعضی کشورها توسـعه یافتـه انـد .>11@ تکنولوژی های جدید اغلب نگرانی هایی را ایجـاد مـی کننـد و استفاده از تغییر ژنتیکی برای بهبود محصولات تغذیه ای از این قاعـده مستثنی نمی باشند. بنابراین مزایای بالقوه محصولات ترا ریخته همـراه با نگرانی هایی درباره احتمال خطر برای سلامت بشر و محـیط زیسـت می باشند.
-4 مزایای استفاده از گیاهان تراریخته
1-4 مقاومت به آفات و بیماری ها
استقرار گیاهان تراریخته منجر به کاهش استفاده از آفت کش ها می شـود که دارای اثرات سودمندی بر محیط زیست و تنوع زیستی خواهد بـود. بـه ویژه باعث کاهش مرگ و میر دشمنان طبیعی ناشی از مصرف آفت کش ها خواهد شد. که یک جنبه مهم از حفاظت کنترل بیولوژیکی همراه با نتـایج سودمند مدیریت آفات می باشد .[12] دانشـمندان در تـلاش بـرای پیـدا نمودن دفاع طبیعی گیاهان بر علیه آفات، بیماری ها، ویروس ها و بـاکتری ها و قارچ ها هستند. گیاهان مقاوم به حشره ( ( Bt یکی از بزرگترین دست آوردهای بشر در زمینه تولید گیاهان ترا ریخته می باشد. Bt یـک حشـره کش موثر بوده که شامل پرو تئین کریستال اندوتوکسین تولید شده توسط بعضی از نژادهای باکتری باسیلوس تورینجینسیس است. پروتئین ( ( cry برای انسان غیر سمی اما برای حشرات سمی است .[13]
چین اولین کشور در تجـاری سـازی محصـولات تراریخـت مقـاوم بـه ویروس با معرفی توتون مقـاوم در سـال 1992 بـود .[14] بعـد از آن گیاهان مقاوم به ویروس مانند گوجـه فرنگـی، کـدو و هندوانـه تولیـد شدند .[15] گیاهان مجهز به سیستم دفاعی طبیعی بر ضد حشـرات، باکتری ها و قارچ ها توسط مهار کننده های پروتئیناز حاصل شده انـد [16] و [17] و .[18] انواع مختلفی از مهار کننده هـای پروتئینـاز در برنج بیان شـده انـد، ماننـد مهارکننـده هـای پروتئـاز سـیب زمینـی، اریزاکیستاتین، مهار کننده های تریپسین لوبیا چشم بلبلی، مهار کننده های تریپسین سویا [19] و . [20] بیش بیانی ژن کیتیناز گوجه فرنگی با یک پروموتور ژنی قوی در کلزا، منجر بـه افـزایش مقاومـت در برابـر حملات قارچی شد .[21]
استفاده از گیاهان مقاوم به آفات وبیماری های گیاهی برای تجزیـه و تحلیل سازگاری با کشاورزی پایدار، بسیار مناسب می باشند. جایگزین کردن این محصولات به جـای اسـتفاده از مـواد شـیمیایی در کنتـرل آفات و بیماری ها، حرکتی به سمت کشاورزی پایدار است که البته این کار باید با مدیریت و کنترل مناسب انجام شود.
2-4 مقاومت به علف کش ها
علف کش های اولیه صدمات بسیاری به گیاهان و محیط زیسـت وارد مـی کردند. در حال حاضر مـواد شـیمیایی جدیـد ماننـد گلایفوسـات بـه طـور گسترده ای برای استفاده توصیه می شود. چـون توسـط میکروارگانیسـم های خاک به سرعت قابل تجزیـه مـی باشـند. بـا وارد کـردن
