دیباچه
بیو تکنولوژی مدرن با نگرشی تازه به مفهوم کاربرد علوم زیستی در تولید فرآورده های کشاورزی فرصتهای زیادی را برای حل مشکلات غذایی جمعیت رو به گسترش جهان پدید آورده است. استفاده از روشهای بیو تکنولوژی نه تنها باعث افزایش بازده تولیدات کشاورزی می شود بلکه امیدواریهای زیادی جهت کاهش آلودگیهای محیط زیست حاصل از مصرف کودهای شیمیایی و یا آفت کشها بوجود آورده است. به دلیل چنین مزایایی بکار گیری ابزارهای بیو تکنولوژی در جهت تامین فرآورده های غذایی در کشورهای توسعه یافته رو به گسترش بوده و حتی استفاده از چنین سیستمی در برنامه های توسعه کشورهای در حال رشد نیز مورد توجه قرار گرفته است. با چنین دیدگاهی ضرورت تاسیس مراکز تحقیقاتی و کاربردی بیو تکنولوژی در ایران نیز پذیرفته شده و در حال حاضر چندین مؤسسه و سازمان تحقیقاتی بیو تکنولوژی در ایران مشغول فعالیت هستند. علیرغم وجود چنین مراکزی، به دلیل گستردگی زمینه های تحقیقاتی و کاربردی بیو تکنولوژی در زمینه کشاورزی ضروری است که این مؤسسات تحقیقاتی در سایر مناطق کشاورزی کشور که ظرفیتهای مناسب برای راه اندازی چنین تحقیقاتی را دارند گسترش یابند. با چنین هدفی زیر کمیته بیو تکنولوژی کشاورزی در شهرک علمی و تحقیقاتی اصفهان تشکیل شد که بتواند در راستای سامان دهی تحقیقات و کاربرد بیو تکنولوژی کشاورزی فعالیت نماید. به نظر رسید با توجه به تعدد مراکز دانشگاهی و تحقیقاتی در استان اصفهان نیل به چنین هدفی دور از دسترس نیست . در ابتدای کار اعضاء کمیته لازم دیدند که ابتدا به تعریف بیو تکنولوژی و تبیین شاخه های متفاوت آن بپردازند. و ضمن معرفی کاربردهای مختلف بیو تکنولوژی در زمینه های مختلف علوم کشاورزی یا دامی، اولویتهای تحقیقاتی موجود در استان نیز بر آورد شود که در مجموعه حاضر آمده است گردآوردندگان این مجموعه معتقدند که در چنین فرصت کوتاهی امکان تجزیه و تحلیل کامل رشته بیو تکنولوژی کشاورزی در این نوشتار میسر نبوده و طبعاً کاستی هایی در تهیه و تنظیم آن وجود دارد. گردآورندگان امیدوارند که برای تکمیل این مطالب از انتقاد و یادآوریهای عزیزان خواننده بهره خواهند جست.
این نشریه مشتمل بر یک مقدمه و 8 قسمت می باشد. که چکیده مطالب مربوطه در این قسمت آورده می شود.
مقدمه:
بیو تکنولوژی به عنوان علم استفاده از میکرو ارگانیسم ها برای تولید مواد خوراکی مانند پنیر و ماست قدمت چندین هزار ساله دارد. طی قرن بیستم با تحقیقات پاستور نقش موجودات زنده در فرآیند تخمیر معین شد و در پیامد آن استفاده از قارچها و باکتریها برای تولیدات صنعتی مانند گلیسیرین و اسید سیتریک و داروسازی مانند پنی سیلین از گونه های مختلف قارچ پنیسیلیوم (Penicillium) و استرپتوماسین از اکتینومایستها (Actinomycetes) توسعه فراوانی یافت. مهمترین و شگفت آورترین توسعه بیو تکنولوژی مربوط به پیدایش بیولوژی ملکولی و مهندسی ژنتیک در چند دهه گذشته است. ظهور این رشته ها فرصتی را به وجود آورد که میکروارگانیسمهای مورد استفاده در بیو تکنولوژی تحت دست ورزیهای ژنتیکی برای سنتز مواد کاملاً جدیدی بکار برده شوند. در حال حاضر می توان با سیستم دست ورزی ژنتیکی ژن و یا ژنهای مسئول تولید یک ماده را از موجودی به موجود زنده دیگر نظیر باکتری یا مخمر منتقل کرده و در مقیاس وسیعی به تولید آن پرداخت. "به طور کلی می توان بیوتکنولوژی را استفاده از سیستم بیولوژیکی و فرآیندهای بیو شیمیائی و میکروبی دانست که در مقیاسهای صنعتی بکار گرفته می شود تعریف کرد" به طور کلی این علم شامل تکنولوژی تخمیر (تولید آنتی بیوتیکها)، تکنولوژی هیبرید(آنتی بادی ای مونوکلونال) و کشت بافت گیاهان و جانوران می شود که تحول عظیم به دست آمده در این رشته مربوط به مطالعات بیولوژی ملکولی و مهندسی ژنتیک می باشد.
بیولوژی ملکولی:
بیولوژی ملکولی علمی است که مطالعات فیزیکوشیمیائی ژن را انجام می دهد و فرآیندهای بیولوژیکی را در سطح ملکولی بررسی می کند. ژنتیک ملکولی نیز به عنوان زیر بخشی از بیولوژی ملکولی ژن را در حد ملکولی مطالعه می کند و عمدتاً کپی برداری و ترجمه ژنها را با جزئیات دقیقتری بررسی می کند. جزئیات نحوه انجام مطالعات و استفاه از علم بیولوژی ملکولی در متن مقاله آورده شده است.
مهندسی ژنتیک
معمولاً مهندسی ژنتیک و تکنولوژی نو ترکیبی DNA دو اصطلاحی هستند که به صورت مترادف بکار می روند. از نظر کلی مهندسی ژنتیک عمدتاً به دست ورزیهای ژنتیکی (Gene manipulation) برای تغییر در ژنوم سلولهای زنده اطلاق می شود که با هدف تغییر در فعالیت و تولید سلول مورد نظر همراه است. از این رو ممکن است سلول جدید به گونه ای عمل آورده شود که توانائی اعمال جدید با سنتز مواد شیمیائی جدید را داشته باشد. به وجود آوردن میکرو ارگانیسمهایی که توانائی تجزیه و اضمحلال مواد سمی یا فضولات را دارند و یا آنهائی که قادرند مواد آنتی بیوتیک جدید یا هورمونها را تولید نمایند از این جمله اند. در سالهای اخیر مهندسی ژنتیک امیدهای جدیدی را بر انگیخته است که می تواند در کنار برنامه های اصلاح نباتات مرسوم، همکاری قابل توجهی در کشاورزی پایدار داشته باشد. جزئیات مربوط به تکنیکها و استفاده از مهندسی ژنتیک به خصوص در علم کشاورزی و تولید مواد غذائی در متن اصلی ارائه گردیده است.
در فصل های بعدی این مقاله در مورد کشت بافت و سلول های گیاهی و کاربرد آنها در کشاورزی-دست ورزیهای ژنتیکی و کاربرد آنها- انتقال ژن- کاربردهای دست ورزیهای ژنتیکی در کشاورزی- استفاده از مارکرهای ملکولی کاربرد بیو تکنولوژی در علوم دامی و نهایتاً ضرورت کاربرد بیوتکنولوژی در کشاورزی و شرایط آن مطالب مبسوطی ارائه گردیده است.
در خاتمه اولویت های پروژه های بیو تکنولوژی در استان اصفهان ارائه گردیده که بطور خلاصه شامل:
طبقه بندی ژنتیکی انواع وارتیه های انگور، بادام، انار، سیب و گلابی اصفهان و تعیین مقاومت آنها به امراض و آفات گیاهی و یا تنشهای محیطی
تشکیل بانک ژن برای این ارقام و نگهداری و سالم سازی آنها از طریق کشت سلولی و بافت
استفاده از کشت بافت در تولید ارقام محصولات عمده زراعی مقاوم به شوری و کمبود آهن
شناسائی ارقام گیاهان زراعی و باغی از جمله بادام ، زردآلو و برنج مقاوم به سرما و بررسی ژنتیکی این ارقام و مطالعات سازگاری آنها با شرائط اصفهان و تکثیر سریع آنها از طریق کشت بافت.
شناسائی ارقام مقاوم به خشکی
تاثیر تنشهای حرارتی و رطوبتی بر میزان مواد مؤثر گیاهان داروئی مانند گل گاوزبان، نعناع، سنبل الطیف و گل محمدی که برای گلاب گیری استفاده می شود.
شناسائی ژنهای مقاومت گیاهان در مقابل آفات و امراض نباتی رایج در استان اصفهان و انتقال ژنها به گیاهان مورد دلخواه
بررسی و شناسائی نژادهای برتر ریزوبیومها و ژنهای مسئول غده زائی و تثبیت ازت و انتقال این ژنها به ریز و بیومهای تجارتی
در پایان مقاله 18 عنوان منابع علمی در مورد بیو تکنولوژی ارائه گردیده است.
به پیوست گزارش تعریف بیو تکنولوژی و کاربردهای آن در کشاورزی که توسط زیر کمیته بیو تکنولوژی در کمیته تخصصی کشاورزی و منابع طبیعی تهیه گردیده است ارسال می گردد. در این گزارش ضمن ارائه تاریخچه مختصری از بیو تکنولوژی و استفاده از میکرو ارگانیسمها برای تولید مواد خوراکی توسعه این علم در پیدایش بیولوژی ملکولی و مهندسی ژنتیک پرداخته شده و همچنین زمینه های مختلف کاربرد بیو تکنولوژی در بهبود کمی و کیفی تولیدات کشاورزی از طریق کشت بافت و سلول گیاهی، دست ورزیهای ژنتیکی و کاربرد آنها در انتقال ژن مورد بحث قرار رگفته است. در هر قسمت نمونه هایی از استفاده از علوم یاد شده در کشاورزی وعلوم دامی ارائه گردیده است.
در بحث ضرورت کاربرد بیو تکنولوژی در کشاورزی به شرائط و اهمیت موضوع اشاره شده است. همچنین جهان بینی انسان قرن بیست و یکم تحت تاثیر بیو تکنولوژی ارائه گردیده است و مشخص شده است که در هیچ دوره ای از زندگی بشر چنین وابستگی بین رشته های مختلف پدید نیامده بود و حتی انسانها بدینگونه از نزدیک با یکدگیر همکاری نداشته اند. بیو تکنولوژی به عنوان علم کاربرد موجودات زنده در جهت تولیدات صنعتی و انبوه سهم زیادی را به خود اختصاص داده است و در این میان کاربرد آن در توسعه کشاورزی و تولید غذا نیز بسیار چشمگیر بوده است. امروزه بیو تکنولوژی به عنوان اساس برنامه ریزیهای توسعه ملی کشورهای پیشرفته و حتی کشورهای جهان سوم مانند: چین، مالزی، هندوستان و کنیا امیدواریهائی را برای پیشرفت اینده بر انگیخته است. این کشورها در یافته اند که برای دستیابی به راندمان قابل قبول در تولید غذا که بتواند پاسخگوی افزایش سریع جمعیت باشد نیاز به اطلاعات بیو تکنولوژی و کاربرد آن در کشاورزی و دیگر زمینه های تولیدی می باشد.
در این گزارش همچنین مشکلات رسیدن به علم بیو تکنولوژی در کشور ایران و نحوه سرمایه گذاری و برخورد با این علم در سطح ملی مورد بحث قرار گرفته است.
اولویت های پروژه های بیو تکنولوژی در استان اصفهان آخرین بخش گزارش است که نمونه هائی از کارهای مهمی را که می تواند نه تنها پاسخگوی نیازهای این استان باشد بلکه از نتایج حاصل می توان در سایر استانهای کشور نیز بهره مند شد به شرح زیر اعلام شده است:
شناسائی ذخایرژنتیکی محصولات باغی مانند انگور، بادام، انار، سیب، گلابی و به که بتوان آنها را طبقه بندی نمود و مقاومت آنها را در مقابل انواع بیماریها و افات و تنشهای محیطی مشخص نمود. علاوه بر این تشکیل بانک ژن برای ارقام و نگهداری وتکثیر و سالم سازی آنها از طریق مختلف کشت بافت از جمله برنامه هائی است که در استان اصفهان اولویت داشته و از نتایج آن می توان در سایر نقاط کشور استفاده نمود.
بررسی مقاومت گیاهان زراعی وباغی نسبت به کلروز ناشی از کمبود آهن که یکی از معضلات عمده این استان می باشد را می توان از طریق کشت بافت بررسی و ارقام مقاوم را معرفی نمود.