بخشی از مقاله
چکیده
بردا شت گیاهان دارویی از طبیعت به عنوان منبع ا صلی ماده خام، باعث خ سارت به تنوع ژنتیکی و تخریب محل رویش آنها می شود. ک شت کردن گزینهای برای افزایش زندهمانی ا ست و فر صتی برای غلبه کردن بر م شکلاتی که جز لاینفک در ا ستخراج گیاهی هستند را فراهم میکند. روشهای سنتی اصلاح گیاهان میتواند هر دوی ویژگیهای دارویی و زراعی را بهبود دهد. دستکاری مستقیم توالیهای DNA برای تغییر بیان ژن در گیاهان دارویی با هدف اولیه دستکاری صفات در گیاهان دارویی، مقدار ترکیبات فعال این گیاهان و هدف ثانویه ا صلاح ویژگی-های زراعی مرتبط با یکنواختی، ثبات، رشد و تو سعه و مقاومت در برابر تنشهای زنده و غیرزنده در حال توسعه میباشد. پیشرفتی معنیداری در استفاده از کشت بافت و تراریختههای ژنتیکی برای اصلاح و تغییر مسیرهای بیوسنتز متابولیتهای مورد هدف ایجاد شده است که میتواند فرصت مناسبی را جهت بهبود ویژگیهای گیاهان دارویی فراهم کند البته استفاده از این تکنیک با چالشهایی همراه است.
اهمیت گیاهان دارویی
به منظور اجتناب و یا کاهش اثرات سوء ناشی از مصرف روزافزون داروهای شیمیایی، گرایش جهانی و رویکرد عمومی به استفاده از گیاهان دارویی رو به افزایش است. در کشور ما هم به دلیل سابقه دیرینه در طب سنتی و گیاه درمانی این امر بیش از پیش احساس میشود .[1] مطابق گزارش سازمان بهداشت جهانی میزان تجارت گیاهان دارویی تا سال 2050 میلادی بالغ بر 5 تریلیون دلار، خواهد گردید .[18] شناسایی سیستم های مبادله و تکمیلی طب سنتی برای تأمین سلامتی مردمان فقیر در کشورهای در حال توسعه توسط سازمان بهداشت جهانی WHO1 در ابتدای راه است. در این سیستمها بطور گسترده از گیاهان دارویی - MPs2 - برای تهیه داروها استفاده میشود .[29]
افزایش فشار روی گیاهان دارویی وحشی
استفاده از داروهای گیاهی در کشورهای توسعه یافته در حال افزایش است بطوریکه 25 درصد از جمعیت انگلستان داروهای گیاهی را به طور منظم مصرف میکنند [39]تقریباً. دو سوم از 50 هزار گونه گیاه دارویی مختلف مورد استفاده از حیات وحش - مناظق جنگلی - جمع آوری میشوند [13] و در اروپا تنها 10 درصد از گونههای دارویی مورد استفاده از گونههای تجاری هستند .[39] نگرانی زیادی در مورد کم شدن جمعیتها، از دست رفتن تنوع ژنتیکی، انقراض گونهها و نابودی محل رویش گیاهان دارویی وجود دارد .[39] بین 4 هزار تا 10 هزار گونه دارویی در معرض خطر میباشند .[13]
راهکارهای بومی و اهلی کردن گیاهان دارویی
راهکاری جهت افزایش زندهمانی و دوام طولانی مدت، افزایش اهلی کردن کشت گیاهان دارویی است که امکان استفاده از بیوتکنولوژی در حل مشکلاتی که جز لاینفک تولید داروهای گیاهی هستند را فراهم میکند. این مشکلات شامل عدم شناسایی گونهها، تغییرپذیری فنوتیپی و ژنتیکی، تغییرپذیری و ناپایداری عصارهها، وجود ترکیبات سمی و آلوده کنندههاست. اهلی کردن گیاهان دارویی فرصتی برای بهبود عملکرد به همراه دستیابی به محصولاتی با کیفیت بالا را فراهم میکند .[6]
نیازمندیهای رشد گیاهان دارویی
کشت برخی گیاهان بخاطر کم بودن سرعت جوانهزنی یا نیازمندیهای اکولوژیکی خا ص شان م شکل ا ست .[39] بطور ساده میتوان گفت که اطلاعات کمی در مورد نیازمندیهای خاص برای گرده افشانی، جوانه زدن بذر و رشد آنها وجود دارد. سرعت پایین جوانه زدن غالباً نتیجه آلودگی قارچی و یا آسیب مکانیکی بذرهاست و میتواند با تیمار بذر یا با مساعد کردن شرایط نگهداری بهبود یابد. -Stratification تقلید م صنوعی از شرایط محیطی مورد نیاز برای جوانه زدن دانه- ضرورت دارد. به عنوان نمونه خیساندن یا استفاده از سرما در بعضی اوقات کلید موفقیت فراهم میکند .[22]
کشت برای کنترل مقدار ترکیبات فعال
سیستمهای رشد کنترل شده، دستکاری متفکرانه تغییرات فنوتیپی در غلظت ترکیبات مهم دارویی موجود در زمان برداشت را عملی ساخته است. ترکیبات مورد هدف تقریباً متابولیتهای ثانویه غیر قابل تغییری هستند که باعث سازگاری گیاهان به نوسانات دمایی و شرایط نوری - مثل آنتیاکسیدانها - ، تنش - مثل پرولین - ، آلودگی - مثل فلاونوئیدها - یا گیاهخوار - مثل آلکالوئیدها - میشوند .[23] برای مثال، Atropa belladonna رشد کرده در قفقاز، 1/3 درصد آلکالوئید در مقایسه با 0/3 درصد گیاهان رشد کرده در سوئد دارد. Mentha piperata رشد کرده در سایه، مقدار اسانس کمتری دارد % 1/43 - تا - % 1/09 و مقدار منتول درون اسانس %61/8 - تا [23] - %57/5 در مقایسه با نعناع فلفلی رشد کرده در نور دارد.
متابولیتهای ثانویه
متابولیسم ثانویهی گیاه دارای عملکرد چندگانهای در سراسر عمر گیاه میباشد. این عملکردها میتواند به صورت فعل و انفعالات بینابین در گیاه با محیط زیست نظیر گیاه-حشره، گیاه-میکروارگانیسم و فعل و انفعالات گیاه با گیاه باشد 11]و .[17 محصول متابولیسم ثانویه در برخی گیاهان به عنوان بخشی از سیستم دفاعی است، برای نمونه، محصولات ایجاد شده از فیتو آنتی سیپین ها و آنتی فیدنتها موجب تولید فیتوآلکسین ها میشوند .[11] همچنین متابولیسمهای ثانویه در تکثیر گیاه نیز نقش بازی میکنند، برای مثال در جذب گردهها و باروری توسط حشره نر نقش دارند. متابولیسمهای ثانویه نقش مهمی در کیفیت غذایی انسان - طعم، بو و ظاهر - و ایجاد رنگدانههای گیاهی برای تنوع گیاهان زینتی و گلها دارند .[36]
روشهای تراریخته کردن گیاهان دارویی
دستکاری مستقیم توالیهای DNA برای تغییر بیان ژن در گیاهان دارویی حوزهای است که امکان توسعه آن وجود دارد. گرچه هدف اولیه برای دستکاری صفات در گیاهان دارویی، مقدار ترکیبات فعال این گیاهان است اما ویژگی-های زراعی مرتبط با یکنواختی، ثبات، رشد و توسعه و مقاومت در برابر تنشهای زنده و غیرزنده نیز لازم است که اصلاح شوند 3]، 5 و .[12 هم اکنون علاقه قابل توجهی برای د ستکاری م سیرهای بیو سنتزی این گیاهان برای تولید پیش ماده که در صنایع دارویی، غذایی یا آفت کشها قابل استفاده است، وجود دارد.
برای مثال، از طریق کرکها، اندام سطحی که برای ساخت، ذخیره و تراوش کردن متابولیتهای ثانویه تخ ص صی شدهاند .[34] در نعناعیان Mentha spp، م سیرهای بیو سنتزی با تغییر تولید ا سانس در کرکها و افزایش مقاومت گیاه در برابر آلودگی قارچی و تنشهای غیرزنده مهندسی شده-اند .[35] تاریخی طولانی از تولید تجاری و آزمایشی مواد موثره با ارزش بالا توسط کشت بافت اندامهای گیاه، ریزنمونهها، بافتها، سلولها یا پروتوپلاستها وجود دارد.
[33] مشکلات مربوط به باززایی گیاه کامل از کشتها برای گیاهان زیادی برطرف شده است اما تعدادی از گونههای مهم ، مثل G..biloba به طور قابل ملاحظه ای سرسخت باقی ماندهاند .[4] کشت بافت همچنین میتواند به دوام تنوع زیستی باارزش 2] و [28 و جنینزایی سوماتیکی کمک کند. از طرف دیگر ریزازدیادی گیاه کامل از سلولهای کشت شده، به طور بالقوه نقشی مهمی در ایجاد ماده اصلاحی از جمعیتهای وحشی [19] و تولید انبوه ماده برای انتخاب یا مهندسی ژنتیک ایفا میکند. تراریخته کردن ژنتیکی کشتها با استفاده از ناقلین باکتریایی به منظور انتقال ژنها به DNA گیاه کشت شده، به منظور بهبود بازده محصول در این قبیل سیستمها به وفور به کار گرفته شده است.
برای مثال، کشت ریشه مویینه، توسط سلولهای تراریخته شده با باکتری آگروباکتریوم ریزوژنز غالباً تولید ثابت و بالایی از مواد موثره در شرایط کشت بافت فاقد هورمون فراهم میکند .[33] سیستم کارآمد انتقال ترانس ژن هم اکنون برای چندین گیاه دارویی مهم شامل [26] Pisomniferum ، [7] Artemisia spp اعضای خانواده سولانا سه [25] و [21] Taraxacum platycarpum وجود دارد. سی ستمهای تراریخته کردن مبتنی بر Agrobacterium tumefasion به خوبی برای سرخدار [16] Taxus ، [40] Echinacea، [31] - foxglove - Digtalis [27] Scrophularia، سداب [32] Thalictraum - Meadow rues - و [8] Artemisia ایجاد شده است.
