کشت بافت، دریچه ای به سمت توسعه اقتصاد کشاورزی

افزایش جمعیت زمین، نیاز به تولید غذا را افزایش داده است اما کاهش منابع آبی و به دنبال آن، کاهش زمین‌های قابل کشت، در طولانی‌مدت می‌تواند تامین غذا را به یک بحران تبدیل کند، به همین دلیل افزایش بازدهی تولیدات کشاورزی به منظور بهبود کیفیت و کمیت تولید، اجتناب ناپذیر به نظر می‌رسد.

بر این اساس با تکیه بر کشاورزی سنتی نمی‌توان به تامین امنیت غذایی پایدار امیدوار بود. بخشی از محصولات زراعی نیز جنبه خوراکی نداشته یا در صنعت یا به منظور ایجاد سیمایی دلنشین‌تر در معابر و منازل استفاده می‌شوند. در کنار آن، پیشرفت و توسعه صنایع، نیاز به مواد اولیه را به شدت افزایش داده و ضروری است تا تولید مواد اولیه آن دسته از صنایع که برگرفته از محصولات کشاورزی است، همگام با توسعه صنایع حرکت کند، پس باید برای تولید، به دنبال روش‌های مطمئن و زودبازده بود.

کشت بافت چیست؟

یکی از روش‌هایی که می‌تواند علاوه بر تولید بهینه، گیاه را در جهت رشد مطلوب هدایت کند، کشت بافت یا Tissue Culture  است. این تکنیک در محیط آزمایشگاهی انجام شده و رشد گیاه را به شکل هدفمند انجام می دهد. به کشت سلول‌ها، اندام‌ها و بافت‌های گیاهان تحت شرایط کاملا استریل و کنترل شده در آزمایشگاه، کشت بافت گفته شده و کشت مریستم، پروتوپلاست، بساک، کشت، جنین و کشت بذر را می توان انجام داد. از این طریق در بازه زمانی کوتاه‌تر، در فضای کمتر و بدون وابستگی به فصل می‌توان تعداد زیادی گیاه مشابه پایه مادری ایجاد کرد.

پایه کشت بافت گیاهی توسط شوان واشیلدن در سال ۱۸۳۸ گذاشته شده و اولین تلاش توسط هایرنت آلمانی در سال ۱۹۰۲ انجام شد. از اوایل دهه هفتاد خورشیدی، دولت ایران به این نتیجه رسید که یکی از بهترین‌ راه‌های نجات تامین نهال و نشاء کشاورزی ایران در آینده، تکثیر غیرجنسی یا ریز ازدیاد ی است.

کشت بافت، پیش نیاز اقدامات اصلاحی در گیاهان

عضو هیئت علمی پژوهشکده گل و گیاهان زینتی محلات گفت: کشت بافت، تکنیکی است که برای انجام اصلاح ژنتیکی گیاهان ضروری بوده و چنانچه هدف، تغییر در خصوصیات گیاه خاصی باشد، با تولید بافت‌هایی که خاصیت دریافت تغییرات را داشته باشند، می‌توان برنامه‌های اصلاحی را برای گیاهان معرفی کرد. در کشت بافت تغییر ژنتیکی در گیاه ایجاد نمی‌شود ولی در برنامه‌های اصلاحی ژنتیکی و بیوتکنولوژی، برای ایجاد تغییرات نیاز است که در مراحلی، از کشت بافت استفاده شود.

دکتر مریم کریمی علویجه در گفت و گو با patc کشت بافت را مانند بهره‌گیری از سلول‌های بنیادی انسان خواند و اظهار کرد: کشت بافت تکنیکی است که با استفاده محیط کشت، هورمون و شرایط مصنوعی، سلول‌های تمایزیافته گیاه، به سلول‌های تمایز نیافته تبدیل شده و با توجه به هدف موجود، آن را به سمت مطلوب هدایت می‌کنند.

وی ادامه داد: سلول‌های تمایز یافته به سلول‌هایی گفته می‌شود که در برگ، ریشه، ساقه یا سایر قسمت‌های گیاه وجود داشته و ماهیت آنها مشخص است اما سلول‌های تمایز نیافته، سلول‌هایی هستند که شباهتی به هیچکدام از اندام های گیاه نداشته و بسته به نیاز، می‌توان آنها را به سمت تبدیل شدن به سلول‌های تمایز یافته و اندام مطلوب مورد انتظار گیاه، سوق داد.

وی اندام مناسب جهت برداشت بافت یا ریزنمونه را بسته به عوامل مختلفی از جمله پژوهش‌های پیشین و بازدهی آن در محیط کشت دانست و تصریح کرد: این بافت در گیاهان مختلف متفاوت بوده و با بررسی در گیاهان هم‌خانواده آن، بافت مناسب جهت برداشت ریزنمونه انتخاب می شود تا در کشت بافت استفاده شود.

این محقق باغبانی، اصلاح و فیزیولوژی گفت: در شرایط آزمایشگاهی برخلاف طبیعت که رشد گیاه در بستر خاک انجام می‌شود، بستری مصنوعی با استفاده از نمک‌های میکرو یا ماکرو و نوعی ژل نگهدارنده ایجاد می‌شود. در این محیط به دلیل اینکه ریز نمونه به بافت گیاه مادری متصل نیست و نمی‌تواند از خود مراقبت کرده یا در برابر آفات و بیماری‌ها از خود مقاومت نشان دهد، محیط در شرایط کشت کاملا استریل قرار گرفته و ریز نمونه نیز ضدعفونی می‌شود.

وی اظهار کرد: هورمون‌هایی که در شرایط عادی تحت تاثیر نور، توسط ریشه یا ساقه تولید می‌شود، در محیط کشت برای گیاه فراهم می‌شوند و بسته به هدف مورد انتظار از کشت بافت گیاه، هورمون‌هایی که استفاده می‌شود که آن را در مسیر ریشه‌زایی یا شاخه‌زایی پیش ببرد.

عضو هیئت علمی پژوهشکده گل و گیاهان زینتی محلات ادامه داد: پس از پایان مرحله تکثیر درون شیشه‌ای و رسیدن گیاه به رنج قابل قبول از نظر ریشه یا ساقه، با تغییر رطوبت، نور و سایر عوامل، گیاه به تدریج برای خروج از شرایط درون شیشه‌ای و سازگاری با شرایط برون شیشه‌ای، آماده می‌شود. کشت بافت تکنیکی است که کمک می‌کند تا اقدامات اصلاح ژنتیکی و تکثیر، با سرعت بیشتر انجام شود.

وی با بیان اینکه معمولا ریز نمونه از اندام زنده گیاه قابل استخراج است، افزود: تمام سلول‌های گیاه خاصیت ایجاد عدم تمایز و هدایت به سمت مورد انتظار را دارند. در انجام کشت بافت روی گیاهی که تاکنون مطالعه‌ای روی آن انجام نشده، از تمام اجزای گیاه، ریز نمونه اخذ شده و پس از مطالعه و آزمایش می‌توان به اندام با بازدهی بهتر و پروتکل مطلوب دست یافت.

کشت بافت راهی برای مبارزه طبیعی با ویروس

تولید گیاه سالم و عاری از ویروس از اهمیت بالایی برخوردار است. هر اقدامی که منجر به استفاده کمتر از آفت‌کش‌های شیمیایی شود، علاوه بر ایجاد اطمینان در مصرف‌کننده، راه را برای صادرات آن محصول هموارتر می‌کند. ارزش مبارزه با آفات زمانی بیشتر مشخص می‌شود که در صورت آلودگی دسته‌ای از گیاهان از جمله برخی گل‌های زینتی به ویروس، گیاه وارد سیکل گل‌دهی نشده یا کیفیت محصول تولیدی بسیار پایین خواهد بود و عملا تمام تلاش‌های تولیدکننده بی‌ثمر بوده و آسیب سنگینی به وی وارد خواهد کرد. کشت بافت با تولید گیاهان سالم و عاری از ویروس، گذر از این مرحله را در برخی گیاهان تسهیل می‌کند.

مدیر گروه ژنتیک و به‌نژادی پژوهشکده گل و گیاهان زینتی محلات کشت مریستم را یکی از روش‌های کشت بافت دانست و تصریح کرد: اندامی که در قسمت بالایی گیاه قرار داشته و در باور عموم، جوانه خوانده می‌شود، مریستم نامیده می‌شود. مریستم اندامی دارای سلول‌های فاقد تمایز با تکثیر متناوب است و بسته به شرایط می‌تواند به شاخه یا گل تبدیل شود.

وی گفت: گیاهان معمولا بیماری یا آفت همراه خود دارند و بسته به شرایط، ممکن است این بیماری به گیاه غالب شده و خود را نشان ‌دهد یا به صورت نهفته در گیاه مانده تا شرایطی برای ظهور آن پیش بیاید. به دلیل تقسیمات سریع سلولی در مریستم، از تکثیر ویروس پیشی می‌گیرد و این ویژگی کارآمدی است که از تکثیر مریستم برای تولید گیاهان استفاده می‌شود.

کریمی اظهار کرد: تولید گیاه سالم در برخی از گیاهان مانند میخک یا آلسترومریا از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا در صورت آلودگی به ویروس، فرایند گل‌دهی آن دچار مشکل می‌شود. در درختان میوه نیز آلودگی به ویروس، میوه‌دهی یا فرم گیاه را دچار چالش می‌کند. در کشت مریستم با تیمارهایی از قبیل گرما درمانی، امواج و کاربرد مواد شیمیایی، رنج تکثیر ویروس کاسته می‌شود.

محصولات خوراکی تکثیر شده از طریق کشت بافت قابل اعتماد است؟

به گزارش patc، نکته‌ای که ممکن است در خصوص کشت بافت در ذهن برخی افراد شکل گیرد، دستکاری ژنتیکی یا تولیدی مانند محصولات تراریخته است، البته مضر بودن محصولات تراریخته هنوز به اثبات نرسیده است و نمی‌توان با قطعیت در مورد آن صحبت کرد.

گاهی هدف از دستکاری ژنتیکی گیاه، ایجاد مقاومت به یک بیماری یا آفت است؛ این احتمال وجود دارد که در کنار ایجاد مقاومت به یک بیماری، صفت دیگری در گیاه ایجاد شود که به مرور زمان و با استفاده بیش از اندازه، خطر ابتلا به برخی بیماری‌ها را افزایش دهد، هرچند این‌ها احتمالاتی است که تاکنون به اثبات نرسیده است.

عضو هیئت علمی پژوهشکده گل و گیاهان زینتی محلات در این باره گفت: در تراریخته کردن، ژن مطلوب و مورد انتظار از یک گیاه برای دستیابی به هدف مورد انتظار به گیاه هم خانواده انتقال داده می‌شود. دو گیاه باید از نظر ژنوتیپ مشابه بوده یا بسیار نزدیک باشند تا این عمل موفقیت آمیز باشد. این انتقال با استفاده از اگرو باکتریوم یا تفنگ ژنی به سلول‌های گیاه مورد نظر انجام می‌شود. این انتقال می‌تواند به شکل مستقیم یا غیرمستقیم به سلول‌های گیاه انجام شود. از نکات مثبت کشت بافت، حفظ ویژگی‌های گونه مادری است که بدون دستکاری ژنتیکی روی گیاه انجام می‌شود و بر این اساس، در صورت کشت محصول خوراکی از این طریق، هیچ ضرری متوجه مصرف کننده آن نخواهد بود.

از تجاری سازی و فروش پروتکل‌های کشت بافت تا درآمدزایی از طریق آن‌

این محقق باغبانی، اصلاح و فیزیولوژی ادامه داد: پژوهشکده گل و گیاهان زینتی محلات پروژه‌های تحقیقاتی متعددی در زمینه کشت بافت گیاهان انجام داده و پروتکل‌های کشت بافتی گیاهان برای انتقال به بخش خصوصی موجود است. از جمله این پروژه‌ها می‌توان به تکثیر عاری از ویروس میخک، تکثیر گیاهان زینتی آبزی، تکثیر عاری از ویروس شمعدانی، تکثیر درون شیشه‌ای گل شیپوری و تکثیر درون شیشه‌ای آناناس اشاره کرد.

وی افزود: این گیاهان بنا بر نیاز بازار یا درخواست سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی انتخاب شده و هدف، جهت رفع چالش‌های موجود در جامعه کشاورزی ایران است. پژوهشکده می‌تواند بنا بر درخواست تولیدکنندگان، مطالعات تحقیقاتی را بر روی گیاهان انجام داده، پروتکل و گیاهان تکثیری را به مشتری واگذار کند.

به گزارش patc، آزمایش‌های مختلف و رسیدن به روش مطلوب کشت بافت هر گیاه فرایندی تخصصی و زمان بر است که در نهایت منجر به دستیابی به بهترین روش کشت بافت آن گیاه خواهد شد که پروتکل کشت بافت نامیده می‌شود. حق بهره‌برداری پروتکل‌ها در مواقع بسیاری توسط موسسات پژوهشی به صورت اجاره (انحصاری یا غیرانحصاری) مدت‌دار یا فروش دائم، واگذار می‌شود.

اگرچه واگذاری این پروتکل‌ها روش مناسبی جهت کسب درآمد است اما می‌توان با حمایت و پشتیبانی از این مراکز علمی و تجهیز و به روز سازی آزمایشگاه‌های آنها، پروتکل‌ها را به عنوان یک دانش بومی حفظ کرده و از آنها برای تولید محصول در داخل کشور استفاده کرد. با توسعه این دانش و کار بر روی گیاهان نادر و ارزشمند در جهان و فروش این محصولات، می‌توان درآمدهای ارزی مناسبی برای کشور به ارمغان آورد.

کشت بافت گامی برای آسیب کمتر به منابع طبیعی و توسعه سلامت

در فصول مختلف سال به ویژه بهار، افراد بسیاری به منظور بهره‌برداری از گیاهان دارویی راهی کوه و بیابان می‌شوند و برداشت بی رویه این گیاهان در کنار اقداماتی مانند رها کردن زباله و روشن کردن آتش، موجب تخریب محیط زیست، آسیب به منابع طبیعی و اخلال در چرخه طبیعی تولید غذای پوشش جانوری منطقه می‌شود. حتی افراط در برداشت نیز می‌تواند موجب نابودی یک گونه ارزشمند شود. لاله واژگون نمونه بارز این موضوع است که با برخی مناطق رویش خود، خداحافظی کرده است. در اینجا نیز کشت بافت می‌تواند وارد شده و با تکثیر گیاهان رو به انقراض بومی، نقش موثری در آسیب کمتر به طبیعت بازی کند.

کریمی هدف از پرورش گیاهان دارویی را استفاده از متابولیت‌های آنان که در ریشه‌ها به خوبی تولید می‌شوند دانست و گفت: در کشت بافت از طریق بیو رآکتورها به عنوان یک اشل بسیار بزرگ از کشت بافت، مسیر به گونه‌ای پیش می‌رود که با جایگزینی محیط کشت و استفاده از هورمون‌ها، تنها ریشه‌ها تکثیر شوند و گیاه به سمت ساقه‌زایی تمایز پیدا نکند تا پس از دست‌یابی به حجم مطلوب، بتوان از مواد موجود در آنها استفاده کرد.

کشت بافت و پایه مادری / پایه مادری چیست؟

در نگاه اول شاید تفاوت چندانی میان گیاهانی که در طول چند دوره تکثیر شده و رشد می‌کنند وجود نداشته باشد؛ اینجاست که واژه پایه مادری چندان بااهمیت به نظر نمی‌رسد. اما زمانی که بحث تولید یکنواخت یا محصولی استراتژیک مطرح بوده و بازار مصرف به دنبال یک محصول با مشخصات خاص باشد، تولید گیاه مشابه پایه مادری ارزش دوچندان پیدا می‌کند. در تولید گیاهان گلدار به دلیل گرده افشانی طبیعی گیاهان، امکان ایجاد تنوع رنگی یا ژنوتیپ‌های جدید در محصول کشت شده از طریق بذر حاصل از این گیاهان وجود دارد. در نتیجه بذر تولیدی نمی‌تواند پاسخگوی نیاز مشتریانی باشد که تنها به دنبال یک گونه یا رنگ خاص هستند.

کریمی گفت: زمانی که به دنبال ایجاد تنوع در گل یا گیاه هستیم، از طریق گرده افشانی و تولید بذر می‌توان به این تنوع دست یافت. استفاده از بذر در نهایت منجر به تنوع ژنتیکی ژنوتیپ‌ها می‌شود اما زمانی که به دنبال تولید یکپارچه یا انبوه از یک ژنوتیپ خاص هستیم، کشت بافت یا قلمه بهترین راهکار است. از این طریق می‌توان از اندام گیاه استفاده کرد و با به کار بردن هورمون‌های خاص، تعداد زیادی گیاه بدون تفاوت با گیاه مادری ایجاد کرد.

عضو هیئت علمی پژوهشکده گل و گیاهان زینتی محلات، کشت بافت آناناس را به منظور ایجاد تعداد انبوه از یک گونه مطلوب آناناس وارد شده به کشور دانست و اظهار کرد: در مقطعی، یک گونه آناناس باکیفیت وارد کشور شد که پیشنهاد تکثیر این گونه از طریق کشت بافت از سوی وزارت کشاورزی به پژوهشکده گل و گیاهان زینتی محلات ارائه شد و این عمل با موفقیت انجام شد.

وی با اشاره به اینکه در صورت فراهم بودن امکانات، زیرساخت‌ها و بازار، کشت بافت می‌تواند ارزآوری مناسبی برای کشور به دنبال داشته باشد، افزود: ایجاد تعداد و کیفیت مناسب گیاهان یکنواخت می‌تواند راهی برای صادرات انواع گیاهان زینتی، پایه های درختان میوه و … باشد.

وی کشت بساک را یکی دیگر از روش‌های کشت بافت دانست و ادامه داد: در کشت بساک، از اندام نر گل گیاهان برای تولید کالوس استفاده می‌شود. زمانی که هدف، ایجاد یک گیاه بسیار خالص باشد، از بساک‌ها نمونه گرفته شده و سپس این سلول‌ها به سمت جوانه‌زنی پیش برده می‌شود. از این روش دشوار در کارهای اصلاحی و تولید ژنوتیپ‌های خالص استفاده می‌شود.

کریمی هدف از کشت بافت را در برخی از آزمایشات، انتقال ژن دانست و تصریح کرد: کشت بافت با هدف انجام تحقیقات برای برطرف کردن یک معضل از پیش پای باغداران، گلکاران و کشاورزان است. هدف اصلی کشت بافت، کمک به تولیدکنندگان برای پرورش میزان انبوه از یک گیاه در مدت زمان کوتاه‌تر است. برخی گیاهان از قبیل گندم، جو، گیاهان دارویی و گیاهان آبزی در کشت بافت بسیار خوب عمل کرده و بازدهی خوبی دارند.

کشت بافت، گامی موثر در توسعه اقتصاد کشاورزی

به گزارش patc، کشت بافت مسیری هموارتر برای تولید یکنواخت گل و گیاه زینتی و محصولات کشاورزی است. در شرایط فعلی و با توجه به پراکندگی و تنوع تولید در مزارع و گلخانه‌های کشور، شاید بتوان بازارهای کوچکی مانند کشورهای همسایه و حوزه خلیج فارس را تامین کرد اما نمی‌توان امید زیادی برای در اختیار گرفتن بازارهای پرمصرفی مانند چین و روسیه داشت. کشت بافت روشی است که در صورت توجه بیشتر به آن می‌تواند به سرعت به تامین این اهداف بالقوه کمک کند. روابط سیاسی پرنوسان روسیه با اتحادیه اروپا فرصتی طلایی برای ایران است تا جای هلند در تامین گل روسیه را به خود اختصاص دهد.

کشت بافت دانشی پاک و بدون آلایندگی زیست محیطی است که علاوه بر بازدهی مطلوب، هیچگونه آسیبی به طبیعت و محیط زیست وارد نمی‌کند. به همین دلیل توسعه موسساتی که روی این دانش مطالعه می‌کنند و حمایت از آنها، مسیری مطلوب با دستیابی به چشم‌انداز روشن برای افزایش درآمدهای غیرنفتی و کاهش اثرگذاری مخاطرات طبیعی مانند خشکسالی و گرم شدن جهانی هوا بر امنیت غذایی است.

می‌طلبد که معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، موسسات تحقیقاتی کشاورزی، پارک‌های علم و فناوری و دانشگاه‌ها دست به دست هم داده و با تربیت متخصصان این حوزه، این دانش را تقویت کنند. گام برداشتن دولت در معرفی پتانسیل کشور در این تکنیک و پیدایش بازارهای هدف، ضمن ایجاد صرفه اقتصادی بیشتر برای کشت بافت، تمایل بیشتر بخش خصوصی برای ورود به این عرصه را به همراه خواهد داشت.

انتهای پیام