مزایا و معایب جنین زایی سوماتیکی

مزایای ریزازدیادی

امروزه فنون ریزازدیادی این ویترو، بر روش های سنتی تکثیر غیر جنسی به خاطر مزیت های زیر که نه تنها از دیدگاه تجاری بلکه در برنامه های اصلاحی نیز این فنون از جایگاه ویژه ای برخوردارند، ترجیح داده می شوند.

۱- مقدار بسیار کمی از بافت، به عنوان ریزنمونه آغازین برای باززایی میلیون ها گیاه در یک سال کافی است. در تولید همین تعداد گیاه به روش های مرسوم به سال ها وقت نیاز است.

۲- تعداد زیادی از گونه های گیاهی به روش های تکثیر توده ای مرسوم شدید، مقاومت نشان می دهند که فنون ریزازدیادی روش جایگزین مناسبی برای تکثیر آنها می باشد. با استفاده از روش های ریزازدیادی، تهیه سریع توده هایی از واریته های جدید درختان مهم امکانپذیر می شود که گرد آوری چنین توده هایی با روش های مرسوم به مدت زمان زیادی نیاز دارد.

٣- با استفاده از فنون این ویترو، امکان مبادله سریع مواد گیاهی در سطح بین الملل فراهم می شود و اگر نقل و انتقال آنها به درستی صورت گیرد، به دلیل استریل بودن محیط، خطر انتقال بیماری منتفی گردیده و نیازی به مرحله قرنطینه نخواهد بود و با طول دوره قرنطینه به حداقل می رسد.

۴- در هر فصلی از سال، امکان تکثیر سریع قلمه های این ویترو وجود دارد. همچنین این قلمه ها به منزله یک نهالستان دائمی برای گل های زینتی و درختان میوه می باشند.

۵- تولید گیاهان عاری از بیماری:

به طور کلی در مواردی که هدف تولید گیاهان عاری از بیماری باشد، از روش کشت نوک مریستم استفاده می شود. ثابت شده است که نوک ساقه گیاهان الوده به ویروس، عاری از ذرات ویروسی بوده و یا دارای مقدار بسیار کمی ویروس می باشد. اگرچه عوامل فیزیکی و شیمیایی برای تولید گیاهان عاری از ویروس استفاده شده اند، اما موفقیت کمی داشته اند.

کشت های این ویترو، تنها روش مؤثر برای تهیه گیاهان عاری از ویروس در سیب زمینی، میخک، گل داوودی، گلایول، گل شمعدانی، سیب زمینی ترشی، سیب زمینی هندی (Dioscorea rotunidata)، کاساوا (Manihot esculenta) و دیگر گیاهان، از پایه های آلوده به ویروس و بسیاری از پاتوژن های دیگر می باشد.

۶- تولید بذر:

برای تولید بذر در بعضی از گونه های زراعی، نیاز مبرم به حفظ ساختار ژنتیکی گیاه است. در چنین مواردی می توان از ریزازدیادی (تکثیر جوانه های جانبی بهره جست. به عنوان مثال در تولید بذر F1 در گیاهانی نظیر گل کلم، با استفاده از روش تکثیر جوانه های جانبی، اتوده های والدینی جداگانه ای برای تولید بذرهایی با یکنواختی هرچه بیشتر تولید می شود.

همچنین در تولید لاین های نرعقیم در گیاهانی نظیر پیاز به جای استفاده از روش تلاقی برگشتی که بسیار سخت و وقت گیر است و برای تولید لاین های هموزایگوس برتر (Super male) و ابر ماده در گیاه مارچوبه، که با استفاده از آنها می توان به هیبریدهای تمام تر مطلوب دست یافت، از ریز ازدیادی استفاد می شود

۷- ذخیره ژرم پلاسم:

برنامه های اصلاح نباتات شدیدا متکی به ژرم پلاسم است. نگهداری ژرم پلاسم، راهبردی مطمئن در دسترسی به مواد ژنتیکی در زمان مورد نیاز می باشد. بیشتر بذرها و اندام های رویشی زندگی انباری محدودی دارند. تحقیق در زمینه نگهداری ژرم پلاسم بر ابداع روش هایی برای افزایش مدت زمانی که این مواد گیاهی زنده و قابل استفاده باقی بمانند، متمرکز شده است.

از آنجا که سلول های مریستمی سیتوپلاسم فراوانی داشته و فاقد واکوئول می باشند، می توان انتظار داشت که درصد زیادی از این سلول ها با نگهداری در شرایط انجماد زنده بماند. مریستم ها از ثبات ژنتیکی برخوردارند و می توان گیاهانی عاری از پاتوژن از آنها باززایی نمود. مریستم ها مواد گیاهی بسیار ارزشمندی برای حفاظت ژرم پلاسم گونه های زراعی که به ویروس های بذر زاد آلوده هستند، می باشند.

۸- تولید بذرهای مصنوعی

امروزه مفهوم تولید بذرهای مصنوعی یعنی جنین های کپسوله شده (Encapsulated embryos) با استفاده از روش جنین زایی سوماتیکی عمومیت یافته است. هدف از کپسوله کردن جنین های سوماتیکی، تولید بذرهایی مشابه با بذرهای حقیقی می باشد که بر مبنای شباهت های مرفولوژیکی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی جنین های سوماتیکی با جنین های زایگوتی استوار است.

• روش کار:

• جنین های سوماتیکی را با یک ماده کپسوله کننده به تجوی محصور نمایند که جنین ها به خوبی در آن ماده حفاظت شده و از استحکام کافی برای جابه جایی برخوردار باشند.
• هیدروژل ها مانند آگار، کاراجینان (Carrageenan)، آلژینات (Alginate) و یا ترشحات گیاهی نظیر صمغ عربی (Acacia senegal)، کارایا (Karaya)، صمغ دانه های گوار (Cyanosis terragonolobia)، و تمبر هندی (Tamarindus indica)، با تولیدات میکروبی همچون صمغ دکسترام، صمغ گزانتام و نمک های دو ظرفیتی متعددی نظیر کلرید کلسیم، هیدروکسید کلسیم، کلرید آهن II، کلرید کبالت و کلرید لانتانم که با هیدروژل ها پیوند یونی برقرار می نمایند، به عنوان ماده کپسوله کننده استفاده می شوند.
• آلژینات سدیم در مخلوط با کلرید کلسیم کاربرد قابل ملاحظه ای در این زمینه داشته است. علاوه بر جنین های سوماتیکی، تلاش هایی برای کپسوله کردن جوانه ها، برگ ها و مریستم ها نیز صورت گرفته است.

مشکلات تولید بذر مصنوعی از طریق جنین زایی سوماتیکی

١- بذرها برای اینکه برای چند ماه بقاء داشته باشند به سیستم های خاصی برای غیرفعال نگه داشتن جنین نیاز دارند.

جشنواره پاییزه

جشنواره فروش بذر های خاص و کمیاب با بیش از ۱۲۰۰ رقم تنوع

همین الآن خرید کنید

۲- بذرهای مصنوعی بایستی در برابر خشک شدن محافظت شوند.

۳- در اغلب موارد به دلیل تشکیل جنین های ناقص و یا بروز مشکلاتی در تولید آندوسپرم، گیاهان کمی از جنین های کپسوله شده بازیافت می شوند.

۴- جنین بایستی در مقابل میکروارگانیزم ها حفاظت شود.

• معایب تولید بذر مصنوعی

۱- امکانات مورد نیاز گران می باشد و ملاحظات اقتصادی، استفاده از این بذرها را برای تکثیر بسیاری از گیاهان در سطح تجارتی توجیه نمی کند.

۲- مهارت های ویژه ای برای انجام این کار لازم است.

۳- چون این بذرها همه از یک ریزنمونه منشاء می گیرند، اشتباه در انتخاب و نگهداری ژنوتیپ مورد نظر، ورود یک پاتوژن ناشناخته، و یا ظهور یک جهش شناخته نشده، می تواند منجر به تکثیر فراوان آن ژنوتیپ نامطلوب، پاتوژن و یا فنوتیپ جهش یافته در مدت زمان کوتاهی شود.

۴- استعداد بروز تغییرات ژنتیکی و اپی ژنتیکی در بعضی واریته ها و بعضی از سیستم های کشت وجود دارد.

مشکلات مرتبط با ریزازدیادی

١- به تجهیزات گرانقیمت، امکانات پیچیده و نیروی متخصص نیاز دارد.

۲- اگرچه تمهیدات بسیار زیادی در حین کشت بافت صورت می گیرد، اما باز هم امکان آلودگی به پاتوژن های مختلف وجود دارد. آلودگی می تواند ضرر قابل توجهی در مدت زمان کوتاه وارد نماید.

۳- در بعضی از انواع کشت، تغییرات ژنتیکی مشاهده می شود. کشت نوک ساقه تمایل به پایداری ژنتیکی دارد، اما در سیستم هایی که از ساقه های نابجا استفاده می نمایند و یا به تکثیر کالوس می پردازند، تغییر پذیری ژنتیکی ملاحظه می شود. تغییرات ژنتیکی ممکن است به دلیل تفرق شیمری (Chimeral breakdown)، تقسیم سلولی نادرست در کالوس یا سوسپانسیون سلولی، یا اثرات اپی ژنتیکی و تغییرات ژنتیکی از قبل ایجاد شده، بروز نمایند.

۴- تجربه شده است که در خلال دوره های مکرر تکثیر ساقه در این ویترو، برگ های متورم و نسبتا شفافی در محیط کشت مشاهده می شود. چنین ساقه هایی با کاهش سرعت رشد و تکثیر مواجه بوده و در نهایت ممکن است بمیرند. این پدیده را شیشه ای شدن (Vitrification) گویند.

منبع:  کتاب اصول بیوتکنولوژی گیاهی، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، چاپ ششم.

رسول رحیم پور