بخشی از مقاله
چکیده
دورگگیری رویشی جهت آمیختن دو پروتوپلاست شامل جداسازی پروتوپلاست دو گونه متفاوت، آمیختن پروتوپلاستها، تکثیر پروتوپلاستهای هیبرید شده و تجدید نسل گیاه هیبرید شده میباشد. امتزاج پروتوپلاست ابزاری جهت توارث فراجنسی ژنومهای اندامکی هر دو والد بوده و برای تلاقی درونگونهای، درونجنسی و بینجنسی به کار میرود. فقدان دیواره سلولی باعث برقرار شدن تماس نزدیک غشاء پلاسمایی دو پروتوپلاست شده که منجر به امتزاج پروتوپلاستها و تشکیل یک سلول با یک غشاء میشود. از این روش جهت دستورزی و افزایش تنوع ژنتیکی و ایجاد صفات یا گیاهان جدید و تولید سیبریدها استفاده میشود که در اثر تلاقی گونههای ناسازگار جنسی، میتوان صفات هستهای و سیتوپلاسمی را منتقل نمود. صفاتی که در این روش جهت انتقال بیشتر مورد توجه هستند، عبارتند از تحمل به تنشهای محیطی مانند خشکی، شوری ، سرما و مقاوت به آفات و بیماریها. دورگگیری رویشی به روش امتزاج پروتوپلاست در بیش از 30 گونه و 12 جنس انجام شده که تنها گیاه جدید بهدست آمده از این روش پومیتو - Pomato - بوده که از طریق امتزاج پروتوپلاست گوجه فرنگی و سیب زمینی تولید شده است که عقیم میباشد و فقظ یک دوره قابل کشت است.
واژههای کلیدی : دورگگیری رویشی، امتزاج پروتوپلاست، توارث فراجنسی ، تنوع ژنتیکی، تنشهای محیطی.
-1 مقدمه
در اوایل سال 1960 بیولوژیستهای گیاهی میخواستند بین علم و افسانه علمی تلاقی انجام دهند و امتزاج پروتوپلاست تا حدودی مطرح شد که بیشتر خیالی بود. بهعنوان مثال میخواستند بین هویج و کلمپیچ دورگگیری انجام دهند بهطوری که در قسمت هوایی تولید کلم و در زیر خاک ریشه هویج بدست آورند. گرچه این روش دورگهای رویشی را تولید کرده و برای مطالعات پایه مفید است - دورگگیری بهعنوان یک سیستم مدل برای مطالعه گوجه فرنگی و سیب زمینی موفق بود - ولی تا بحال گیاه زراعی با ارزش از این روش بهدست نیامده است. اولین تلاش موفقیتآمیز در امتزاج پروتوپلاست، گیاه تنباکو توسط کارلسون - Carlson - و همکارانش در سال 1975در آمریکا و همچنین گل اطلسی توسط پاور - Power - و همکارانش در سال 1976 در انگلیس بود.
در دههی1980 دورگهگیری رویشی بهعنوان انقلابی در ارتقای پژوهشهای کشاورزی به دنیا معرفی شد، دورگهگیری رویشی پتانسیل بالایی در محصولات خاصی که موانع بکارگیری این روش در آنها به حداقل رسیده است، دارد که از آن جمله میتوان به محصولاتی مانند مرکبات اشاره کرد. باززایی گیاه از پروتوپلاست اکثر جنس و گونههای مهم مرکبات در ارتقای پایه و پیوندک موثر است، بهطوری که در سال 1985، اوگاوارا - Ohgawara - و همکاران، اولین دورگه رویشی موفق گیاهان چوبی را بین پرتقال و نارنج سه برگ به دنیا گزارش کردند - آصفی 1383، فتوحی 1377، 2000 Grosser، . - 1991 Ohgawara بهنژادی مرکبات بهدلیل بیولوژی پیچیدهی تولیدمثلی دارای محدودیتهایی است که از جمله میتوان به چندجنینی بودن، هتروزیگوسی بالا، ناسازگارهای جنسی - خود ناسازگاری و دگرناسازگاری - ، عقیم بودن - نر یا ماده عقیمی - ، آپومیکسی، دوره نونهالی طولانی 5 - الی 21 سال - و اندازهی بزرگ درخت اشاره کرد، که امکان کنترل تلاقیها را مشکل میکند 2010 Cai - ، 2011 Grosser، . - 2009 Singh
تکنیک امتزاج پروتوپلاست در مرکبات بهعنوان ابزاری موثر، با عبور از این موانع و همچنین محدودیت در تلاقیهای بین جنس و گونههای مختلف از طریق تولید دورگه رویشی، کاربردی مفید در توسعه و بهسازی واریتههای مرکبات ارائه میدهد - صالحی جوزانی . - 2008 تولید دورگههای رویشی بهعنوان پایههایی که دارای پتانسیل مقامت به بیماری، متحمل به تنشهای غیرزنده - خشکی، شوری، قلیائیت - - 2009 Singh - ، کنترل اندازه درخت - درختان پیوند شده روی دورگه رویشی تتراپلوییدی، کوتاهتر بوده و محصول بیشتری تولید میکنند - 2011 Dambier - ، - Grosser2011، بهمنظور توسعه منابع ژرم پلاسم که شامل گونههای ناسازگار و اقوام مرکباتی که بهسختی در دورگهگیریها جواب میدهند - 2012 Soriano - و همچنین تولید سیبریدهای رویشی مرکبات که پتانسیل ارتقای پایه و پیوندک، هر دو را دارند Cai - - 2007 از دورگگیری رویشی در مرکبات استفاده میشود.
در سال Grosser1992 و همکاران بالغ بر 50 گیاه دورگه بدنی با امتزاج پروتوپلاست سلولهای برگ دانهالهای کامکوات رشد یافته در کشت درون شیشهای همراه با پروتوپلاست حاصل از کشت سوسپانسیون جنینی تولید و پرتقال رقم "Valencia" با موفقیت سازگار کردند - 1992 Deng - و باززایی 7 گیاه از پروتوپلاست برای بسیاری از پایههای جنس سیتروس - 1990Grosser - همچنین خویشاوندان نزدیک به آن امکان پذیر شد . - 1996 Jumin - پژوهشهای دورگهگیری رویشی عمدتا بر پایه استراتژیهای مولکولی متمرکز شد. دلایل اینکه چرا این تکنیک علیرغم داشتن تاثیر عمده در بهبود محصولات ناقص ماند، فراوان است. از جمله مشکلات جداسازی پروتوپلاست، کشت و باززایی گیاه در اکثر ژنوتیپهای محصولات منتخب و افزایش سطوح پلوئیدی در دورگههای رویشی تولید شده بود، که باعث شد این تکنیک قبل از رسیدن به پتانسیل نهایی خود، نادیده گرفته شده و فراموش شود . - 2000Grosser -
این روش با اینکه قابل استفاده است ولی از آن نمیتوان مستقیماً برای تولید گیاهان زراعی مفید بهرهبرداری کرد اما یک وسیله خوب برای وارد کردن ژنها به داخل برنامههای بهنژادی سنتی است. امتزاج رویشی از طریق تولید هیبریدهای هستهای نامتقارن بین گونههای دور، مجال فائق آمدن بر موانع تبادلات در تکثیر جنسی را فراهم کرده است. در مواردی که پلیپلوئیدی و یا فقدان اندامهای جنسی بارور - محصولاتی که از طریق رویشی تکثیر می شوند - مانعی بر سر راه تبادلات ژنی است این تکنیک امکانات زیادی را در اختیار قرار میدهد. بعلاوه امتزاج پروتوپلاست ابزار غیرقابل جایگزینی است که موجبات دستورزی ژنوم اندامکها را فراهم میکند و خلق ترکیبات جدیدی از هسته و سیتوپلاسم را ممکن میسازد. موفقیت دستکاری زنتیکی گیاهان به عوامل زیر نیاز دارد: 1 -روشهایی برای وارد کردن ژن به داخل گیاه. -2 دانشی گسترده از ژنتیک مولکولی سیستمی که دستکاری روی آن انجام میشود. در بسیاری از موارد حالت دوم عامل محدود کننده است، به ویژه هنگامی که صفت مورد مطالعه ژنهای زیادی را در بر میگیرد - صفت چند ژنی - . اما با وجود این مشکلات، اکنون دستکاری ژنتیکی گیاهان تاثیر عمده بر کشاورزی داشته است - امین لاری . - 1378
-2 پروتوپلاست
وجود دیواره سلولزی ضخیم در اطراف سلولهای گیاهی باعث حفاظت و حمایت سلول و در نهایت خود گیاه شده و آن را از هجوم میکروارگانیسمها محافظت میکند - خسروشاهلی . - 1386 در صورت وجود دیواره سلولزی این دیواره باعث میشود، مولکولهای بزرگ از جمله DNA و اندامکهای سیتوپلاسم سلولهای دیگر به سختی به داخل یک سلول انتقال داده شوند. برای تغییراتی در ژنوم یا پروتوپلاسم نیاز است تا این دیواره سخت برداشته شود. بعد از حذف دیواره سلول به بقیه سلول پروتوپلاست اطلاق میشود - کاویانی - 1387، که یک ساختار غیرعادی میباشد، زیرا که غشاء پلاسمایی بیرونی کاملا در معرض بوده و تنها حصار موجود بین محیط بیرون و مواد زنده داخل سلول است - فارسی . - 1387 در سال 1960 کوکینگ - Cocking - عصارهای از آنزیم هیدرولیز کننده سلولز را برای جداسازی پروتوپلاست از نوک ریشههای گوجه فرنگی بکار برد و جداسازی پروتوپلاست از سلولهای گیاهی، اولین بار توسط عمل ریزجراحی بر روی سلولهای پلاسمولیز شده به روش مکانیکی در سال 1982 انجام شد - فارسی . - 1387
پس از حذف دیواره سلولزی غشاء دیگری در اطراف سیتوپلاسم موسوم به غشاء سیتوپلاسمی باقی میماند که بهراحتی به روشهایی مثل تزریق با سرنگ، ایجاد حفره به وسیله جریان الکتریکی با ولتاژ بالا و استفاده از پلی اتیلن گلیکول - PEG - نفوذپذیر میشود. در اثر تماس غشاء پلاسمایی دو پروتوپلاست که فاقد دیواره سلولی هستند، با هم امتزاج یافته و به صورت یک سلول و با یک غشاء در میآیند. بدین ترتیب میتوان کلیه محتویات دو سلول اعم از هسته و دیگر اندامکها را به هم ملحق کرده و مجددا با روشهای دیگر، دیواره سلولی جدید در اطراف آنها تشکیل داد و یک سلول جدید به وجود آورد. بنابراین علاوه بر یکی شدن DNAهای دو سلول، میتوکندریها و کلروپلاستها که آنها هم دارای DNA هستند، در یک سلول جمع میشوند. پس در این نوع دورگگیری به غیر از هستهها، عوامل کنترلی ژنتیکی دیگری نیز از دو سلول مختلف در یک سلول واحد مستقر میشوند - کاویانی . - 1387تکنیک امتزاج پروتوپلاست که اختلاط پروتوپلاستهای گیاهی - سلولهای عاری از دیواره سلولی - از سلولهای رویشی گونههای متفاوت و تجدید نسل گیاهان حاصل از پروتوپلاست مخلوط شده میباشد - فارسی - 1387، اولین بار در ذرت و چاودار به کمک آنزیمهای مخصوصی انجام شد، ولی ناموفق بود. بهدنبال آن دورگگیری غیرجنسی دو نوع توتون به این روش انجام شد و اولین گیاه دورگ
