نقش کشت بافت در توسعه کشاورزی

کشت بافت عبارت است از کشت یاخته، بافت، پیش‌دش (protoplast) و اندام‌های گیاهی در شرایط گندزدایی شده و در محیط غذایی مصنوعی در داخل لوله آزمایش. اکنون این فناوری به عنوان یک روش پایه‌ای و یک ابزار محوری بسیار عالی در تکثیر و اصلاح نژاد گونه‌های گیاهی مهم اقتصادی موقعیت ویژه‌ای‌را کسب کرده است. کشت بافت گیاهی در کشاورزی و باغبانی نیز کاربردهای عملی فراوانی دارد. آزمایشگاه‌های ریزازدیادی سالیانه میلیون‌ها نهال درختان و گیاهان زینتی را تولید و به بازار عرضه می‌کنند. کشت انتهای شاخه یا مریستم به منظور تولید گیاهان عاری از ویروس به طور گسترده‌ای در حال اجراست. کشت بساک، تخمک و همجوشی پیش دش‌ها در به‌نژادی با کاهش مدت زمان لازم و افزایش کارایی انتخاب، سرعت عمل را زیاد کرده است و علاوه بر این روش خوبی در درک فرایندهای زادشناختی (Genetic)، تنکارشناختی (Physiology)، زیست شیمیایی و زیست شناسی مولکولی به شمار می‌رود. از طرف دیگر گیاهان تراریخت که از انتقال DNA خارجی به یاخته‌ها و پس‌از باززایی گیاهی حاصل می‌شوند، به سرعت در حال پیشرفت است  و تأثیر این محصولات در سلامت انسان در کشورهای اروپایی و آمریکایی تردیدهایی را برانگیخته است.اگرچه دامنه‌ی چنین جنبش هایی به آسیا و آفریقا کشیده نشده است امّا به منزله‌ی هشداری برای همه‌ی ملل جهان تلقی می گردد. اهداف اصلی این تحقیق برمبنای تکوین گیاهان تراژنی مقاوم به حشرات، بیماری‌ها، خطر سرما و علف‌کش‌ها استواراست. همجوشی پیش‌دش‌ها (یاخته‌های فاقد دیواره) امکان تلاقی بین گونه‌ای را مقدور می‌سازد. این روش برای تلاقی‌های بین گونه‌ای اهلی و وحشی اهمیت زیادی دارد، زیرا اولاً نسل اول آن‌ها فاقد رویان تکامل یافته و غیر قابل رویشند و دوماً گونه‌های وحشی معمولاً دارای ژن‌های کنترل کننده مقاومت به آفات و بیماری‌ها و شرایط محیطی می‌باشند. علاوه بر این در بعضی از روش‌های انتقال ژن‌ و تهیه پیش‌دش‌ها یک مرحله‌ی ضروری بوده و دریچه‌ی تازه‌ای در اصلاح نژادی گیاهان زراعی گشوده است. جدول 1 روش‌های مختلف کشت بافت و کاربرد آن را نشان می‌دهد.

     روش‌های کشت بافت مبتنی بر دو مرحله تمایز زدایی و تمایزیابی می‌باشد. یاخته‌ها، بافت‌ها و اندام‌های گیاهی در طی مرحله تمایز زدایی، توده‌های یاخته‌ای بی‌شکل و متراکمی به نام پینه را تولید می‌نمایند و سپس در شرایط غذایی و محیطی مناسب تمایز یافته و بافت‌های مختلفی را ایجاد نموده و گیاهان کاملی را به وجود می‌آورند. به همین دلیل کشت بافت در مسائل مربوط به رشد و تمایزیابی تحت شرایط باز تولیدی به آزمایش‌های گیاهی کمک گرانبهایی کرده است. کشت بافت در کشاورزی و باغبانی نه تنها به منظور تکثیر گیاهان بلکه اهداف مربوط به جذب مواد غذایی خاک، مقاومت به شوری خاک، حذف عوامل بیماری‌زا، حفظ ذخایر گیاهی ارزشمند در کشت‌ها و در درجه حرارت‌های پایین و اصلاح گیاهان کاربردهای عملی بسیار وسیعی پیدا کرده است. اهمیت کشت بافت گیاهی به اندازه‌ای است که بسیاری از دانشگاه‌های دنیا آن را در دوره‌های آموزشی پیشرفته و مقدماتی خود گنجانیده‌اند و حتی در بعضی از کشورها دوره‌های تخصصی ریزازدیادی را در سطح تولید سازماندهی کرده اند.

     نظریه بس‌توانی (Totipotency) که در سال 1838 توسط شلیدین و شوآن پیشنهاد شد، نیروی محرکه‌ی اصلی توسعه‌ی این شاخه‌ی زی فن شناسی بوده است. بس توانی یاخته‌ای عبارت است از این که یاخته‌های گیاهی در وظایفشان خود سازند و در اصل استعداد باززایی و تولید گیاه کامل را در خود دارند. در ابتدا این نگره فقط در یاخته‌های تخم و هاگ تأیید شد. پس از گذشت مدت زمان طولانی برای یاخته‌ها‌ی بدنی نیز به اثبات رسید. بنابراین، بس‌توانی به عنوان یکی از نشانویژگی‌های یاخته‌های گیاهی، توان بالقوه‌ی بزرگی در به دست آوردن نوترکیب‌های زادشناختی محسوب می‌گردد که با صرف زمان و دشواری‌های بسیاری با روش‌های به‌نژادی سنتی امکان‌پذیر نبوده است. اکنون کشت بافت گیاهی براساس چنین اصولی استوار گردیده و به سرعت در حال گسترش و ترقی می‌باشد.

     رواج و کارآیی بالقوه‌ی روش‌های کشت بافت در اصلاح نژاد گیاهی عبارت است از:(1) تکثیر گروهی،(2) حذف عوامل بیماری‌زا،(3) نگهداری ذخایرتوارثی

 

 

  

 

جدول 1- روش‌های کشت بافت و کاربرد آن در تکثیر و اصلاح گیاهان

کاربرد	روش
گیاهان تک لاد گیاهان تک لاد گیاهان تک لاد دورگ گونه‌های با فواصل نزدیک و دورکه از نظر جنسی ناسازگارند دورگ‌های بدنی بین گونه‌های دور و نزدیک با ناسازگاری جنسی ریزازدیادی سریع و حذف ویروس در گیاهان ریزازدیادی تکثیر گیاهی گیاهان تغییر یافته‌ی مهم در کشاورزی تراریختی گیاهی و تولید بذور مصنوعی تولید ترکیبات شیمیایی گیاهی نگهداری دراز مدت منابع زادشناختی گیاهی گیاهان مهندسی شده به روش زادشناسی یا ترازایی	کشت بساک کشت ریزهاگ کشت تخمدان بارور نشده کشت رویان کشت پیش‌دش (پروتوپلاست) کشت مریستم کشت جوانه جانبی یا گره کشت سپرچه یا اسکاتولر تغییر یاخته‌های غیرجنسی رویان زایی بدنی، نجات رویان کشت یاخته یا سوسپانسیون یاخته‌ای سرما نگهداری درون شیشه‌ای فنون بازترکیبی یا انتقال ژن

 به‌مدت زمان‌ طولانی، (4) تولید گیاهان تک لاد (هاپلویید)، (5) ایجاد و انتخاب تغییرات زادشناختی، (6) تولید محصولات ثانویه، (7) انتقال ژن، (8) دورگ‌گیری بین گونه‌‌‌ای و (9) مهندسی زادشناختی مولکولی گیاهی.

کشت پینــه :

      پینه زایی یک مرحله‌ی بسیار مهمی از کشت بافت را تشکیل می‌دهد و تولید پینه‌های رویان زا که دارای قابلیت باززایی گیاهی باشند همواره با محدودیت هایی مواجه بوده‌است. از‌این گذشته در مطالعات پینه‌زایی دو عامل مهم زادمون و محیط ( غذا، نور و حرارت) بیش از همه مورد توجه قرارمی‌گیرد. زادمون‌های یک گونه یا زیرگونه پاسخ‌های متفاوتی نسبت به کشت نشان می‌دهند. برای تولید پینه از کشت قطعات یک بافت نامتمایز یا کاملاً تمایز یافته و تبدیل آن به یک توده یاخته‌ای تمایز نیافته با ساختاری بی‌سازمان در محیط ‌های غذایی مصنوعی نیمه جامدی که محتوی همه‌ی مواد غذایی پرمصرف، کم مصرف و ساکارز به اضافه‌ی ترکیبات تنظیم کننده رشد به ویژه 2.4-D ، IAA  ،  NAA  کینیتین و یک ژل نیمه جامد کننده باشد، استفاده می‌شود. قسمت‌هایی از گیاه که می‌تواند کشت شود شامل قطعات ساقه، ریشه. میان برگ(مزوفیل)، لپه، نوک شاخه، بافت گل، کامبیوم آوندی، فلس‌های پیازی، درون دانه، محور رویان، اشعه‌مرکزی، پارانشیم آوندی، سپرچه، محور زیرلپه، بساک، ریزهاگ و تخمک یا تخمدان می باشد. اگرچه اندازه، شکل، منابع گیاهی یا زادمون گیاه و شیوه‌ی کشت در القای تشکیل پینه تأثیر بسزایی دارد اما هر نوع قطعه‌ی زیر کشتی در شرایط محیط غذایی با ترکیبات ویژه ای و دورة نوری خاصی به کشت پاسخ می‌دهد. دانشمندان سی سال پس از شناسایی ترکیب 2 ,4-D به خواص هورمونی آن پی بردند و از آن در تمایز زدایی و تولید پینه استفاده کردند. در حال حاضر استفاده از این هورمون در پینه ز‌ایی به طور وسیعی رواج یافته است. در اغلب گیاهان و قطعات زیرکشت، القای پینه‌ در 25 درجه سانتی‌گراد و در تاریکی انجام می‌شود. پینه زایی از نشانویژگی‌های وراثتی محسوب می‌گردد. علاوه بر این عوامل تنکار شناختی ،منابع گیاهی ، محیطی و تیمارسرمایی پیش از کشت به ویژه در کشت‌های مربوط به بساک و ریزهاگ و تخمک اهمیت زیادی دارد.

کشت باززایی :

     یاخته‌های پینه به منظور شاخه زایی و تولید گیاه کامل به محیط‌های غذایی دیگری که از نظر ترکیبات به ویژه میزان و نوع هورمون‌ها با محیط‌های غذایی پینه‌زایی متفاوتند، در شرایط گندزدایی شده انتقال می‌یابند. با تغییر نسبت‌ تنظیم کنندگان رشدی می‌توان برای هر منبع گیاهی، محیط غذایی باززایی مناسبی که بیشترین بازدهی کشت را داشته باشد، تهیه کرد. در تمایزیابی پینه‌ها و به وجود آمدن اندام‌های نو پدید برای هر زاد مونی دوره‌ی نوری و درجه حرارت معینی پیشنهاد شده است. همه‌ی پینه‌ها برای تبدیل شدن به گیاه کامل مناسب نیستند و فقط پینه‌های رویان‌زا که اغلب دانه‌ای شکل، مدور، خشک و زرد کمرنگ هستند، بهتر پاسخ می‌دهند. پینه‌های رویان‌زا پس از عمل تمایزیابی ،اندام‌های اولیه‌ای را به وجود می‌آورند که سپس به شاخه‌ها، ریشه‌ها، گل‌ها، جوانه‌ها و رویان‌ها تبدیل می‌گردند. در غلات محدودیت‌هایی از نظر باززایی گیاهان زال مشاهده می‌شود که گاهی 90 تا 95 درصد تولید گیاه را دربر دارد و برای جلوگیری از این پدیده نامناسب، تحقیقاتی در حال انجام است. باززایی پینه‌از مسائل بسیار پیچیده کشت بافت بوده که در تعداد زیادی از گیاهان، بدون حل باقی مانده است. متأسفانه تعداد زیادی از پینه های گونه ها و همجوشی بین گونه‌ای گیاهان به باززایی پاسخ نمی دهند.

کشت بساک و ریزهاگ :

     فنون کشت بساک و ریزهاگ به عنوان یک ابزار اصلاحی کارآمد و صرفه‌جویانه ای در تولید خط‌های جور تخم (هوموزیگوت) گیاهی در مدت زمان کوتاه در به‌نژادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. گرده‌ی نارس یا ریزهاگ موجود در بساک در  کشت‌های یک مرحله‌ای مستقیماً تولیدگیاه را می‌نماید و در حالت دو مرحله‌ای ابتدا پینه را تولید می‌کند و سپس در شرایط غذایی دیگری با نسبت هورمونی متفاوتی به گیاه باززایی می شود. ریزهاگ‌های داخل بساک تک لادند و نیمی از کروموزوم‌های بدنی را در اختیاردارند. هنگامی که در فرایند کشت بساک به یاخته‌های پینه و سپس به گیاه کامل تبدیل می‌گردند، یاخته‌های بدنی آن‌ها، تماماً تک لاد و در نتیجه گیاه تک لاد خواهد بود و از آن جا که این گیاهان نمی‌توانند تقسیم میوز را انجام دهند، از طریق بذر قابل تکثیر نیستند (در مواردی که پینه‌ها از دیواره بساک به وجود آمده باشند و یا به طورخود به خودی دولاد شده باشند و تولید بذر نمایند، بارورند). بنابراین، این گیاهان بایستی تحت اثر ماده شیمیایی کولشی سین به گیاهان دولاد تبدیل گردند که در آن کروموزوم‌ها به صورت جفت‌های مشابه وجود خواهند داشت و تک لادهای دو برابر یا دولادهای نرزاد (گیاهان گرده‌ای) جور تخم و خالصند و در خط‌های زادگیری (breeding) به منظور بروز صفات زاد شناختی مغلوب ساده یا جهش یافته مورد استفاده قرار می‌گیرند. برتری این روش در مقایسه با دورگ‌گیری سنتی عبارت است از :

1- کاهش مدت زمان لازم به‌نژادی با تثبیت جور تخمی

2-    افزایش بازدهی انتخاب به دلیل احتمال بروز سریع ژن‌های مغلوب و پایداری ژن‌های نوترکیب بیشتر

3-    تغییر پذیری وسیع زاد شناختی از راه تولید گوناگونی های گامتوکلنی

4-    حل مشکل عقیمی در تلاقی‌های دور.

تاکنون کشت بساک بیش از دویست گونه گیاهی شامل غلات (جو، ذرت، چاودار، تری‌تیکال، گندم و غیره)، درختان میوه (سیب ،گلابی، گیلاس،مرکبات وبه)،  درختان جنگلی (صنوبر و اوکالیپتوس)، سبزیجات (کلم، هویج، خیار، ترب، بادمجان)، گیاهان زراعی (چغندر و توتون) وگیاهان دارویی نیز به کشت بساک پاسخ داده‌اند. تاتوره اولین گیاهی  بود که کشت بساک آن انجام شد. بازدهی کشت بساک به طور وسیعی به زادمون و ساختار زادشناختی گیاه مادری و محیط کشت و شرایط نوری و درجه حرارت اتاق بستگی دارد. در کشت بساک غلات مدت زمان و درجه حرارت دوره سرما دهی و غلظت هورمونی محیط غذایی کشت در میزان تولید گیاهان سبز تأثیر می‌گذارد. از مطالعه باززایی پینه‌های حاصل از نسل اول دورگ‌ها می‌توان چنین استنباط کرد که قابلیت باززایی یک نشانویژگی وراثتی است و توسط ژن‌هایی هدایت می‌شود. از این گذشته در پینه‌هایی که به منظور انتقال ژن با ذرات طلای آغشته به DNA خارجی بمباران می‌شوند و پینه‌هایی که از پیش‌دش‌های امتزاج یافته حاصل می‌گردند، باززایی به سختی انجام می‌شود. پینه‌زایی و باززایی از مباحث اصلی پیشرفت و ترقی این علم محسوب می‌گردد که فایق آمدن بر پیچیدگی‌ها و موانع آن‌ها پشتوانه قدرتمندی را در عرصه‌های کشاورزی نوین فراهم خواهد کرد. به دلیل پایین بودن میزان پاسخ گیاهان به کشت بساک، دانشمندان تمام کوشش خود به بهبود محیط‌های غذایی کشت و بررسی زادمون‌های گیاهی و یک مرحله‌ای کردن کشت متمرکز ساخته‌اند. کشت بساک اولین بار در غلات و توسط نی‌ای‌زیکی (1967) در برنج انجام شد و تاکنون موفقیتهای چشمگیری حاصل گردیده است، اما پاسخ اندک به پینه‌زایی و باززایی و فراوانی گیاهان زال (Albino) از مشکلاتی هستند که محققان با آن‌ها روبرویند.

کشت رویان :

     هنگامی که دامنه وسیعی از گونه‌های گیاهی برای کارهای عملی دورگ‌گیری مورد استفاده قرار می‌گرفت، کشت رویان به عنوان یک ابزار با ارزشی برای تولید گیاهان دورگ در تلاقی‌های دور رواج یافت. امروزه برای غلبه بر خواب بذر و عقیمی آن، نجات رویان تلاقی‌های دورگ‌های ناسازگار و باززایی گیاه در داخل لوله آزمایش از روش کشت رویان نارس استفاده می‌شود. در این حالت رویان از بذور نارس یا نزدیک به مرحله‌ی بلوغ جدا شده و در محیط غذایی مصنوعی کشت می‌شود. علاوه بر استفاده از این روش در تلاقی‌های بین گونه‌ای و بین جنسی که معمولاً در مرحله نارسی انجام می‌شود، از آن می‌توان برای تولید پینه‌های رویان‌زا از رویان نارس و رسیده به منظور تهیه پیش‌دش (پروتوپلاست) یا انتقال ژن و DNA که در زی فن شناسی مورد توجه فراوان قرار گرفته است، سودبرد. با  به‌کارگیری روش نجات رویان دوره زادگیری (به نژادی) از چندین سال به چند ماه کاهش یافته است و تلاقی‌های بین گونه‌ای در تعدادی از گیاهان مهم اقتصادی مانند پنبه، جو، گوجه‌فرنگی و برنج به طور موفقیت آمیزی توسعه یافته است. کشت رویان نارس فقط در محیط‌های غذایی ویژه‌ای پاسخ می‌دهد و عواملی مانند افزایش فشار گذرندگی (اسموزی)، میزان پتاسیم زیاد، بالا بودن نیتروژن به شکل نمک آمونیوم اسیدهای آلی، اسید آبسزیک و کاهش فشار اکسیژن، جوانه‌زنی زودرس را به تعویق می‌اندازند. بنابراین علاوه بر رعایت اصول کلی تهیه محیط‌های غذایی کشت رویان بایستی به مواردی که در بالا اشاره شد نیز توجه نمود.

کشت پیش‌دش‌ :

پیش‌دش‌ها یاخته‌های عریانی هستند که دیواره‌ی یاخته‌ای آن‌ها به روش مکانیکی یا آنزیمی حذف شده باشد. موفقیت در تهیه پیش‌دش‌ها به مرحله‌ی تنکار شناختی منبع گیاهی، آنزیم‌های مورد استفاده و فشار گذرندگی (اسموزی) محیط غذایی کشت بستگی دارد. سوسپانسیون یاخته‌ای منبع اصلی کشت پیش‌دش است که از کشت پینه‌های حاصل از یاخته‌های جنسی و بدنی شامل ریزهاگ، تخمک، رویان نارس و رسیده، ریشه، برگ، ساقه، گره و سپرچه (کلئوپتیل)، غده و دمبرگ در محیط غذای مایع تهیه شده و سپس در محیط‌های غذایی محتوی آنزیم‌های سلولاز، پکتیناز، ماسروزیم، اسیدهای آمینه، بازهای اسیدنوکلئیک، هورمون‌ها، اسیدهای آلی، قند، قند الکل‌ها، آب نارگیل دیواره‌ی یاخته‌ای حذف می‌گردند و یاخته‌های مدوّرفاقد دیواره  به دست می‌آیند. بازدهی و زیستایی پیش‌دش‌ها یعنی توانایی تولید مجدد دیواره‌ی یاخته‌ای و آغاز تقسیم یاخته ، به عوامل گوناگونی نظیر روش تهیه پیش‌دش، شرایط تنکار شناختی منابع گیاهی (نمونه زیرکشت و شرایط رشد)، نوع و غلظت آنزیم‌ها، ترکیب محیط غذایی کشت، استحکام غشای یاخته‌ای (پلاسمالما) و غیره بستگی دارد. از بعضی اندام‌های گیاهی به ویژه برگ می‌توان مستقیماً پیش‌دش‌ها را تهیه کرد. این یاخته‌ها به علت از دست دادن خاصیت نیمه‌تراوایی خود بایستی در محیط غذایی ویژه‌ای که فاقد آنزیم‌ها و مواد تجزیه کننده سلولزی و پکتینی است، قرار گیرند و پس از چند روز دیواره‌ی سلولزی را باززایی نمایند و آنگاه در محیط‌های غذایی پینه‌زایی و باززایی کشت شده و گیاه کاملی را تولید نمایند. باززایی گیاهی از پیش‌دش‌ها  وسیله‌ی پرارزشی را در اصلاح گیاهان زراعی فراهم‌کرده است.

دورگ‌گیری یاخته‌های بدنی به روش همجوشی پیش‌دش‌ها انجام می‌شود و کاربرد آن عبارت است از :

1-                 تولید گیاه از دورگ‌های بین گونه‌ای با ناسازگاری جنسی.

2-                 تولید دورگ‌های سیتوپلاسمی (سیبرید) و انتقال ژن کلروپلاست از یک والد و میتوکندری از والد دیگر و دسترسی به تغییر پذیری سیتوپلاسمی شامل نوترکیبی بین اندامک‌های یاخته‌ای به ویژه میتوکندری.

3-                 تولید خط‌های نرعقیم سیتوپلاسمی.

4-                 انتقال DNA، اندامک‌های یاخته‌ای نظیر کلروپلاست‌ها، کروموزوم‌های جدا شده، باکتری‌ها، پلاسمیدها و غیره به منظور ایجاد گوناگونی‌های زاد شناختی یاخته‌ها، تراریختی پیش‌دش‌ها با استفاده از همجوشی آن‌ها با پلاسمید T i جدا شده فعالیت جالب توجه دیگری برای انتقال ژن است.

از همجوشی پیش‌دش‌ها، دورگ‌های هسته‌ای و سیتوپلاسمی حاصل می‌گردد که باززایی آن‌ها در مراحل مختلف تقسیم یاخته و در حین پینه‌زایی و تشکیل گیاه می‌تواند رخ دهد. این دورگ‌های بدنی ژن‌های هسته هر دو والد و سیتوپلاسم هر دو یا فقط یک والد را دارند. بنابراین در گیاهان حاصل از دورگ‌های بدنی تفرق صفات وجود دارد و در نتیجه چنین گیاهانی دارای ژن‌های هسته‌ای هر دو والد و سیتوپلاسمی یک والد را می‌توانند همراه داشته باشند.

سوسپانسیون یاخته‌ای :

     کشت‌های سوسپانسیون یاخته‌ای عموماً به منظور تهیه یاخته‌ها یا توده‌هایی از آن‌ به شکل یاخته‌های منفرد و جدا از هم، از کشت بافت‌هاو پینه‌ها در محیط‌های غذایی مایع و در حال به هم زدن روی تکان دهنده‌های مکانیکی در درجه حرارت ثابت و شرایط نوری تعیین شده انجام می‌شود. یاخته‌های پینه در محیط غذایی مایع به دلیل تماس نزدیک با مواد غذایی و هورمون‌ها دارای میزان رشد و تکثیر بیشتری نسبت به محیط نیمه جامدند و در زمان‌های تعیین شده (برای پینه‌های برنج هر 7-4 روز) بایستی واکشت شوند تا اولاً محیط غذایی تازه در دسترس یاخته‌ها قرار گیرد و دوماً یاخته‌های مرده خارج شوند و سوماً میزان یاخته‌های تولید شده نسبت به مقدار محیط غذایی تنظیم گردد. از سوسپانسیون‌های یاخته‌ای در تهیه پیش‌دش‌ها، باززایی گیاهی از طریق اندام زایی یا رویان زایی در ریزازدیادی ممکن است استفاده شود. برای بنا نهادن کشت‌های سوسپانسیون یاخته‌‌ای، پینه‌های تمایز نیافته‌ای که در محیط غذایی القای پینه نیمه جامد تهیه شده اند را به محیط غذایی مایع انتقال می‌دهند. کشت‌ها روی تکان دهنده‌های چرخشی با سرعت 120-90 دور بر دقیقه در مدت زمان‌های معینی در تاریکی یا روشنایی و شدت نور معینی قرار داده می‌شوند. توده‌های یاخته‌ای ریز یا یاخته‌های منفرد معلق در محیط غذایی مایع را به روش صاف کردن از محلول جدا کرده و همراه با کاغذ صافی روی محیط غذایی القای رویان کشت می‌دهند تا این که پینه‌های ثانویه توسعه یابند و گیاهان تشکیل شوند.

کشت مرسیتم :

     فناوری کشت مریستم عبارت است از کشت مریستم‌ جوانه‌های انتهایی و محوری شاخه‌های گیاهان در محیط‌های غذایی محتوی سیتوکنین‌ زیاد و تولید گیاهان کامل، که برای بسیاری از گیاهان زراعی به ویژه آن‌هایی که به روش تکثیر رویشی ازدیاد می‌یابند مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش برای حذف ویروس به ویژه در سیب‌زمینی که بیش از 20 نوع ویروس در آن شناسایی شده است کاربرد دارد. مریستم توده‌ای از یاخته‌های در حال تقسیم فعال و تمایز نیافته به قطر 1/0 میلی‌متر و طول 25/0 میلی‌متر است که فاقد سازگان آوندی بوده و بنابراین جمعیت ویروسی در آن‌ها پایین است و اغلب این ویروس ها به گیاهان حاصل انتقال نمی‌یابند. گیاهچه‌هایی که در آزمایشگاه تهیه می‌شوند از لحاظ زادشناختی همانند والد خود هستند و برای تکثیر سریع ذخایر بذری سیب‌زمینی و عملیات شیمی درمانی و گرما درمانی که بازدهی حذف ویروسی را بهبود می بخشند به عنوان  مواد اولیه محسوب می‌گردند. علاوه بر سیب‌زمینی بسیاری از گیاهانی که آلودگی به ویروس در آن‌ها مشاهده شده است مانند چغندر قند، توت فرنگی، سیب‌زمینی شیرین، گل کلم، موز  و گیاهان دیگری که از طریق رویشی تکثیر می‌یابند، این روش برای حذف ویروس مناسب است. در حال حاضر فنون کشت مریستم در تکثیر انبوه، حذف عوامل بیماری‌زا و حفظ ذخایر توارثی مورد استفاده قرار گرفته است.

ریزازدیادی:

     بسیاری از بوته ها، درختچه ها و درختان ناجورتخمند و در زاده های بذریشان تفرقه داشته یا بذر تولید نمی کنند و نیز ممکن است بذورحاصل از آن ها دارای دوره‌ی خواب طولانی باشد. بنابراین برای حفظ خلوص زادشناختی این گیاهان از روش تکثیر غیر جنسی یا رویشی مانند قلمه زنی، پیوند زنی، خوابانیدن شاخه و کشت بافت استفاده می شود. تولید مثل غیر جنسی به روش کشت بافت را ریزازدیادی یا تکثیر کلنی می گویند.در حال حاضر فن‌آوری ریزازدیادی به طور تجارتی باسود بسیار عالی برای تولید هرساله میلیون ها نهال در سراسر جهان مورد بهره برداری قرار می گیرد. ریزازدیادی به علت تولید نهال‌های یکنواخت در مدت زمان های نسبتاً کوتاه ودر فضای تقریباً اندک اهمیت اقتصادی فراوانی کسب کرده است. فنون کشت بافت برای ازدیاد گیاهان یکی از مهیج ترین و با اهمیت ترین فعالیت های این علم است که از طریق باززایی اتفاقی (میا نگره، لبه‌ی برگ، لپه، منطقه‌ی رشد طولی ریشه که به طور طبیعی مریستم تشکیل نمی شود) و نوپدید (پینه ها و یاخته‌ها) تحقق می یابد. این روش در حال حاضر برای بسیاری از گیاهان زینتی و گلدار مانند ارکیده، رز، سبزیجات، سیب زمینی و درختان میوه مانند اوکالیپتوس در حال بهره برداری است. در سال 1993 حدود 501 آزمایشگاه کشت بافت گیاهی در سراسر جهان وجود داشته است. در اروپا بیش از 172 شرکت ریز ازدیادی و 1800 خط تولید کشت بافت مختلف در حال فعالیت بوده است(ریو رادیان،1994). مطابق برآورد سال 1990 ، بیش از 300 میلیون نهالی که هر سال از طریق کشت بافت در جهان تولید می‌شود، متعلق به کشور های نیوزیلند، انگلستان، ایالات متحده آمریکا و سایر کشورهای اروپایی بود(اگراول، 1996). بنا به گزارش استفان (1993) در سال 1991 بیش از 600 میلیون نهال با روش ریز ازدیادی تولید شد. توسعه‌ی صنعتی در کشورهای پیشرفته شیوه های تولید کشاورزی را نیز دگرگون ساخته و حتّی تولید نهال نیز به روش های سابق صورت نمی گیرد بلکه با استفاده از کشت بافت به هر تعداد نهال لازم می توان دست یافت.

انتقال ژن :

     در سال‌های اخیر پیشرفت های زیست شناسی یاخته‌ای و مولکولی در زادشناسی گیاهی شوق جدیدی را بر انگیخته است. وارد کردن ژن های خارجی به یاخته های گیاهان عالی و بروز نشانویژگی‌های کنترل شده توسط آن هدف اساسی تراریخت سازی زادشناختی گیاهی برای بسیاری از گیاهان مهم اقتصادی بوده است. تاکنون انتقال مستقیم ژن نو ترکیب خارجی به پیش دش‌های گیاهی به طور عملی تحقق یافته و با‌ این روش یاخته های تراریخت گندم، جو، ذرت و برنج انجام شده است. تراریختی برنج اولین بار توسط یوشی میکا در سال 1986 به موفقیت انجامید. شرط اولیه انتقال ژن خارجی به پیش دش‌ها، امکان باززایی و القای تشکیل گیاه از این یاخته های عریان است. به طوری که پیش‌دش‌ بسیاری از گونه های گیاهی باززایی نمی شوند و برای تهیه گیاهان تراریخت مناسب نیستند. روش استفاده از تفنگ بیولیستیک برای بمباران مستقیم بافت برگ یا پینه با ذرات تنگستن از سال 1987 ابداع گردیده است. این فن‌آوری نیازمند یاخته‌هایی است که DNA خارجی بتواند با DNA کروموزومی آن‌ها امتزاج یابد و در تقسیم شرکت نماید. یاخته‌های رو پوستی (اپیدرمی) پیاز و سپس ذرت اولین بار به عنوان ریزپرتابی‌هایی انتخاب شدند که DNA خارجی توسط ذرات4 میکرومتری تنگستن به یاخته های آن ها انتقال یافت. روش دیگر انتقال DNA به یاخته های گیاهی توسط باکتری خاکزی (اگروباکتریوم) انجام می شود که بطور مداوم در آزمایشگاه‌های زی‌فن‌شناسی مورد استفاده قرار می گیرد. به طور کلی مراحل مهندسی‌زاد شناختی عبارتند از: واردکردن یا انتقال D  NA خارجی به داخل یاخته، ایجاد گروه های تراریخت شده، باززایی گیاهچه از یاخته های تراریختی و تحلیل زاد شناختی گیاهان حاصل. در حال حاضر به جای تنگستن از طلا نیز استفاده می شود. 

سپاسگزاری :

     از همکاران مرکز کامپیوتر مؤسسه‌ی تحقیقات برنج کشور به ویژه از خانم  سیده هما هاشمی وعلی نژاد جهت تایپ کامپیوتری و جناب آقای بهزاد عابدینی بپاس ویرایش سپاسگزاری می‌نمایم.

منابع:

1.    عادلی مسبب، ف(1378)، اصلاح  برنج به روش کشت بساک و تولید گیاهان تک لاد ، مجله سنبله شماره های109 و 110

2.                     R.A.Dixon and R.A. Gonzales (1996) Plant Cell Cultue, Oxford New York.

A.R.Mehta (1990), Handbook of Plant Tissue and Cell culture, Department of Botany, the MS.University, BARODA.

منبع:فردوس عادلی