بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
به نام خداوند بخشنده مهربان
بیوتکنولوژی و اصلاح گیاهان
اسلاید 2 :
بیوتکنولوژی
در حال حاضر به علت محدودیتهای کشاورزی سنتی نظیر محدودیت بازار، محدودیت منابع طبیعی ، برای تامین مواد غذایی باید اقداماتی در زمینه روشهای اصلاح نباتات صورت بگیرد ، به همین دلیل استفاده از روشهای جدید نشانگرهای مولکولی و تکنولوژی DNA ی نوترکیب اهمیت پیدا می کند.
اصلاح سنتی بوسیله چرخه زایشی طولانی ، مرحله نونهالی طولانی و هتروزیگوتی محدود شده است .
بیوتکنولوژی ، دارای پتانسیل کاهش زمان برای رشد و تکامل کلتیوارها می باشد و اصلاح نژاد جایگزینی را ارائه می دهد.
اسلاید 3 :
تکنولوژی DNA ی نوترکیب Recombinant DNA) )
این روش امکان استخراج ژنهای خاصی را از یک ارگانیسم و انتقال آن به ارگانیسم دیگر را فراهم می کند .
تا قبل از کشف تکنولوژی DNA نوترکیب ، از موتاسیون و دورگ گیری برای ایجاد تنوع و انتخاب برتر استفاده می شده است ، ولی این روشها وقت گیر و پر هزینه بوده و در هر مرحله تنها چند صفت محدود را می توان بهبود بخشید.
در حالی که تکنولوژی DNA نوترکیب یک روش سریع ،کارا و موثر برای تولید ارگانیسم هایی با ریخته ژنتیکی جدید است .
امروزه با استفاده از آنزیم های برشی و لیگازها می توان قطعات DNA حاصل از گونه های نامتجانس را به هم وصل نمود و DNAی جدیدی به نام DNA نوترکیب تولید کرد.
اسلاید 4 :
بیوتکنولوژی : به مجموعه ای از روشها که برای تولید،تغییر واصلاح فرآورده ها ، به نژادی گیاهان و جانوران و تولید میکروارگانیسم ها برای مصارف خاص ، استفاده می گردد گفته می شود.
انتقال هدایت شده ژن مطلوب از یک موجود به موجود دیگر و تلفیق و بیان پایدار آن ژن در ژنوم موجود پذیرنده را تراریختی Genetic transformation گویند. ژن منتقل شده را ترانس ژن .Transgene
موجودی را که پس از انتقال ژن بدست می آید تراریخت Transgenic گویند.
برخی مباحث بیوتکنولوژی: 1- کشت بافت 2-انتقال ژن 3- مارکرهای مولکولی
اسلاید 5 :
برخی مباحث بیوتکنولوژی:
کشت بافت: کشت بافت در بهبود عملکرد گیاهان از سال 1940 آغاز شد. که با استفاده از آن می توان از یک سانتی متر مکعب از بافت یا اندام گیاه ، چندین میلیون سلول همانند تولید کرد.
مثلا با استفاده از کشت پروتوپلاست می توان آرایش جدیدی از ترکیب ژنها بوجود آورد ، این تکنیک برای پروتوپلاستهایی که در طبیعت امکان تلاقی بین آنها وجود ندارد استفاده می شود.
یا با استفاده از تنوع سوماکلونال ( در کشت بافت ممکن است تغییرات ژنتیکی از طریق موتاسیونها ایحاد شده و گیاهان حاصله مثل والد مادری نباشند. ) می توان گیاهان مطلوب را در محیط کشت گزینش کرد.
اسلاید 6 :
Plant biotechnology & Traditional plant breeding
اسلاید 7 :
انواع گیاهان تراریخته
تولید گیاهان تراریخته با اهداف خاص و بیشتر به منظور افزایش مقاومت به تنشهای زیستی و غیر زیستی برای افزایش عملکرد صورت گرفته است.
به عنوان مثال بیوتکنولوژیستها با بررسی گیاهانی که بصورت خودرو در شرایط سخت مانند، سرما و گرمای زیاد ، فشار اسمزی بالا به ژنهایی دست یافته اند که عامل مقاومت این گیاهان در برابر شرایط سخت می باشد، که با انتقال این ژنها ،گیاهان متعددی تولید شده اند که قادرند در شرایط نامساعد زندگی کنند.
اسلاید 8 :
انواع گیاهان تراریخته
مثلا با انتقال ژنهای مسئول نوعی پروتئین ضد یخ که در ماهیهای آبهای قطبی یافت می شود ، برخی گیاهان در برابر سرمای زیاد متحمل شده اند.
یا برای مبارزه با نماتدها ترکیباتی به نام سیستاتین (cystatin ) در برنج و آفتاب گردان شناسایی شده اند که بر علیه نماتد عمل می کنند ، انتقال این ژنها به گونه هایی مانند موز و سیب زمینی 70% خسارت نماتد را کاهش داده و مصرف مواد شیمیایی نماتد کش را کاهش داده .
اسلاید 9 :
روشهای انتقال ژن
گیاهان ترانس ژنیک را می توان بوسیله انتقال با آگروباکتوریوم یا تکنیکهای مستقیم انتقال ژنی مانند بمباران ذرات تولید کرد.
آگروباکتریوم به عنوان واسط انتقال ژن استفاده شده و گیاهان تراریخته متعددی با این روش تولید شده اند.
ناحیه DNA) transfer ) T-DNA از پلاسمید Ti آگروباکتریوم (اطلاعات لازم برای تشکیل گال طوقه توسط آگروباکتریوم تومی فاشینس در گیاهان بر روی یک پلاسمید بزرگ قراردارد که پلاسمید القاکننده تومورTi نامیده میشود. ) جداشده وبه درون ژنوم سلول گیاهی تلفیق می شود.
ژنهای virulence : این ژنها بر روی پلاسمید Ti قراردارند و ژنهای لازم برای انتقال T-DNA در این ناحیه قرار گرفته است. این ژنها آنزیم هایی را سنتز می کنند که برای برش، انتقال و تلفیق T-DNAلازم هستند.
اسلاید 10 :
تفنگ ژنی یا بیولیستیک
در روش انتقال ژن بوسیله تفنگ ژنی Gene gun: یکی از روشهای مستقیم انتقال ژن به گونه های گیاهی است .که در این روش DNA مورد نظر را بر روی ذرات بسیار ریز طلا و یا تنگستن رسوب می دهند و سپس آنها را با فشار زیاد به سمت بافت هدف با تفنگ هدایت کننده ذرات پرتاب می کنند و DNA را به درون سلول منتقل می کنند.
اسلاید 11 :
انتقال ژن با استفاده از ریز تزریقی
ریز تزریقی :microinjectionدرون سلولی یکی از روشهای مستقیم انتقال ژن به درون سلولهای گیاهی است . که در این روش از سوزنهای بسیار ریز برای انتقال DNA به ارگانل خاص درون سلول استفاده می شود. محدودیت این روش: این است که در هر زمان تنها یک سلول برای تزریق استفاده می شود و نیاز به مهارت خاصی دارد.
اسلاید 12 :
الکتروپوریشن
در این با استفاده از در معرض قرار گرفتن سلولها در برابر شوک الکتریکی مستعد دریافت DNA خارجی می شوند.
انتقال ژن با استفاده از لیپوزیوم :
لیپوزوم ها در واقع وزیکولهایی با غشای دو لایه فسفولیپیدی می باشند که قابلیت تلفیق به درون غشای پلاسمایی را دارند . که می توان DNA را در درون لیپوزوم ها محصور کرد و آنها را به درون پروتوپلاست ها فرستاد.
اسلاید 13 :
نشانگر ((Marker
هر گونه صفتی که در بین افراد متفاوت باشد به عنوان یک نشانه یا نشانگر تعریف می شود.
این تفاوت بین افراد ناشی از تفاوت در توالی DNAی آنها بر روی کروموزوم های آنها است که به نتاج منتقل می شود. از این تفاوتها می توان به عنوان یک نشانگر استفاده کرد.
اسلاید 14 :
انواع مارکرها
نشانگرهای مورفولوژیک :
در ابتدا انسان با انتخاب گیاهان با صفات مورفولوژیکی برتر برای کاشت سال بعد ، بصورت ناخودآگاه از نشانگرهای فنوتیپی و مورفولوژیکی استفاده کرد.
عیب نشانگرهای مورفولوژیک :
این نشانگرها تحت شرایط محیطی قرار میگیرند ، و بیان یک ژن را تغییر می دهند
تنوع بسیار محدودی دارند درحالیکه نشانگر باید از تنوع بالایی برخوردار باشد.
اغلب صفات مرفولوژیکی در مراحل انتهایی رشد بروز می کنند و باید برای ظهور آنها منتظر ماند ، که در مورد درختان زمان بیشتری می برد.
این صفات عموما دارای توارث غالب و مغلوبی هستند.
اسلاید 15 :
انواع مارکرها
نشانگرهای بیوشیمیایی:
به علت معایب نشانگرهای مرفولوژیکی محققان به این فکر افتادند که تفاوتهای بیوشیمیایی بین افراد را در سطح مولکولهای آلی جستجو کنند ، نظیر پروتئین ها که ماحصل بیان ژن افراد است.
در این روش تفاوتهای ژنتیکی بین افراد از طریق استخراج آنزیمی و ارزیابی آنها در یک بستر ژل مانند در میدان الکتریکی (الکتروفورز) قابل تظاهر است . این پروتئینهای انزیمی بر اساس بار الکتریکی ذرات و اندازه آنها از هم جدا می شوند ،که این الگوی باندی برای هر گونه متفاوت است. که این نشانگرها برای تهیه نقشه های ژنتیکی مورد استفاده قرار گرفته است.
اگرچه این نشانگرها تحت تاثیر محیط قرار نمی گیرند ، ولی همه تغییرات ژنتیکی موجود در سطح DNA ، به صورت پروتئینی و آنزیمی قابل ظهور نیست . تعداد این نشانگرها محدود می باشد.
اسلاید 16 :
انواع مارکرها
نشانگرهای DNA : با توجه به محدودیت نشانگرهای مورفولوژیکی و آیزوزایمی ( آیزوزایم ها: در واقع اشکال مولکولی چند گانه آنزیم ها هستند که پس از جداسازی الکتروفورزی و رنگ آمیزی قابل مشاهده هستند.) ،گرایش به سمت بررسی چند شکلی در سطح DNA ایجاد شد، و روشهای مختلفی برای بررسی این چند شکلی ابداع گردید.
نشانگرهای مولکولی DNA :نوع دیگری از تفاوتهای بین ردیف DNAی افراد قابل تظاهر به صورت فنوتیپی یا پروتئینی نیست و تنها با تجزیه و تحلیل مستقیم DNA قابل ثبت است ، که به آنها نشانگرهای مولکولی DNA گویند.
اسلاید 17 :
انواع مارکرها
نشانگرهای DNA : برای اولین بار تفاوت بین افراد ، از طریق چند شکلی قطعات DNA حاصل از برش توسط آنزیم های برشی نشان داده شد. ( آنزیم های برشی بسیار اختصاصی هستند و DNA را در توالی خاصی به نام مکان برشی شکاف می دهند.) .
اگر دو فرد مشخص تنها در یک نکلئوتید در محل مکان برشی متفاوت باشند ، قطعات طولی متفاوتی در اثر برش با آن آنزیم تشکیل خواهد شد ، به گونه ای که این آنزیم برشی در یک شخص قادر به برش در آن مکان خواهد بود و در شخص دیگر برشی ایجاد نمی کند. این قطعات طولی متفاوت در یک بستر ژل مانند ،در میدان الکتریکی جدا شده و قابل روئیت هستند.
بر خلاف نشانگرها ی گذشته ، تعداد نشانگرهای DNA تقریبا نامحدود است و برای تشخیص چند شکلی نیازی به بیان آنها نیست.
اسلاید 18 :
کلون سازی و PCR
تا اواخر دهه ی 1980 کلون سازی ژن تنها روش تهیه یک نمونه خالص از یک ژن بخصوص بود. اما امروزه علاوه بر این روش ، واکنش PCR که روشی ساده می باشد راه دومی برای جداکردن ژن می باشد.
کلون کردن ژن Gene cloning : کلون کردن ژن را می توان بعنوان جداسازی یک توالی ژنی منفرد ، و ازدیاد آن از طریق جاسازی در یک مولکول خود تکثیر شونده به نام ناقل ( (vectorباکتری که امکان تکثیر آن را فراهم می نمایند، گفته می شود.
که علاوه بر تکثیر ژن از طریق کلون کردن ژن ، می توان از روشهای دیگری تحت عنوان واکنش زنجیره ای پلیمراز برای تکثیر ژن مطلوب استفاده کرد.
اسلاید 19 :
واکنش زنجیره ای پلیمرازpolymerase chain reaction ( PCR)
یک ابزار قدرتمند است که امکان تکثیر میلیون ها نسخه از توالی DNAی مورد نظر را در مدت زمان کوتاهی فراهم میکند. روش PCR امکان تکثیر یک قطعه DNA را در شرایط این ویترو بدون حضور سلول زنده فراهم می کند.ولی این روش تنها زمانی به کار برده می شود که حداقل توالی قطعه کوتاهی در اطراف توالی مورد نظر مشخص باشد. از روی این توالی های مشخص برای طراحی آغاز گرهای PCR که مکمل آنها می باشند، استفاده میشود. این دوقطعه نوکئوتیدی کوتاه هریک باید با یک رشته مارپیچ دوتایی مولکول DNA هیبرید شود.
در روش PCR از نوکلئوتیدهای سنتزی برای ساخت رشته مکمل توالی مورد نظر با استفاده از فعالیت نوعی آنزیم پلیمراز مقاوم به حرارت استفاده می شود. این روش می تواند در برخی مواقع جایگزین روش کلون کردن ژن باشد ، زیرا آسان تر بوده و نیاز به مقدار کمتری از DNA در مقایسه با روش کلون کردن ژن دارد.
اسلاید 20 :
واکنش زنجیره ای پلیمرازpolymerase chain reaction( PCR)
مرحله 1: در ابتداDNA ی ژنومی حاوی توالی مورد نظر باید واسرشت Denaturationشود ،یا دو رشته مکمل از هم جدا می شوند که با افزایش دمای محیط تا 94 درجه امکان پذیر است .
مرحله2: اتصال آغازگرهای سنتزی به توالی مکمل خود بر روی DNAی واسرشت شده . اتصال آغازگرها در این مرحله از طریق کاهش دما انجام می شود.
مرحله 3 : DNA پلیمراز ، قطعات ما بین توالی های آغازگر را بر اساس اصل جفت شدن بازهای مکمل ، سنتز یا پلیمریزه می کند . در این مرحله دمای بهینه برای فعالیت آنزیم 72 درجه می باشد.
