علوم طبیعت > زیست شناسی > ژنتیک
علوم طبیعت > زیست شناسی > شگفتیهای زیست شناسی
مقدمه
با توجه به اهمیت دارویی و زینتی برخی
گیاهان (علاوه بر اهمیت کشاورزی آنها) ، مهندسی ژنتیک توانسته با تکنیکهایی مانند جدا سازی ، خالص سازی ، وارد کردن و تظاهر یک ژن خاص در میزبان موجب بروز صفت خاص یا تولید محصول خاصی شود. برای جدا کردن ژنها و
انتقال آنها به
گیاهان وجود یک بانک ژن ضروری است.
بدین منظور امروزه بسیاری از ژنهای گونه‌های مطلوب کشاورزی در بانکهای ژن به صورت کلون شده ، نگهداری می‌شود و سپس در مواقع مورد نیاز ژنها به داخل
گیاهان تزریق شده و
گیاهان ترانس ژن تولید می‌شود. تعداد
گیاهان ترانس ژن تاکنون به بیش از 5 هزار می‌رسد که در میان آنها ، تعداد کثیری استفاده کشاورزی دارند. موارد زیر از مهمترین اهداف
انتقال ژن به
گیاهان می‌باشند:
ایجاد مقاومت در برابر حشرات
بیش از 40 درصد محصولات کشاورزی سالانه در جهان توسط
حشرات از بین می‌روند. قبلا برای مبارزه با حشرات از ترکیبات شیمیایی مانند
DDT استفاده می‌شد که آثار سوئی برای محیط زیست داشت. حدود 20 سال پیش ، بیولوژیستها
باکتری باسیلوس تورژنیس را مورد شناسایی قرار دادند که با تولید نوعی پروتئین ، حشرات از بین می‌برد.
در دو دهه گذشته ، ژنهای این پروتئین را از باکتری جدا کرده و وارد سلول گیاهی کرده‌اند و به این صورت
گیاهان خود قادر به تولید پروتئین مزبور بودند و حشراتی که از این
گیاهان استفاده می‌کردند، دچار نقص جذب مواد غذایی شده و از بین می‌رفتند.
تولید بازدارنده پروتئینازها در برابر حشرات
هنگامی که یک گیاه مورد تهاجم حشره قرار می‌گیرد، ترکیبات مختلف مانند
فنولها ، صمغها و ترکیبات بازدارنده پروتئینازها در برابر حشرات می‌سازند، اما مقدار این ترکیبات بازدارنده کم است. برای افزایش این مواد در
گیاهان ، ژنهای خارجی کد کننده بازدارنده پروتئیناز را وارد سلول گیاهی می‌کنند، مانند سیب زمینی و توتون و به این صورت این ترکیبات در گیاه زیاد می‌شوند و در برابر حشرات مقاوم میگردند.
تولید گونه‌های مقاوم به قارچها
دیواره سلولهای قارچی دارای
کیتین به عنوان پلی ساکارید ، استحکام دهنده است.
آنزیم کیتیناز می‌تواند این ترکیب را از بین ببرد. ژنهای مربوطه به سنتز کیتینازها شناسایی شده و به داخل سلولهای گیاهی
انتقال داده شده‌اند و به این صورت گیاه بطور طبیعی در برابر قارچها ، مقاوم خواهد بود.
مقابله با ویروسها
ژنهای مربوط به پروتئینهای سازنده کپسید به داخل سلولهای گیاهی
انتقال می‌یابند. بدین صورت
گیاهان بطور طبیعی تعدادی از
پروتئینهای ویروس را سنتز می‌کنند. از گذشته مشخص شده است که اگر پروتئینهای کپسید یک ویروس نظیر
موزائیک توتون قبل از آلودگی وارد گیاه شوند، توسط مکانیزمهایی ناشناخته باعث ایجاد مقاومت نسبت به آن ویروس می‌شود. مکانیزم این مقاومت شاید با تحریک سنتز
فیتوآلکسین‌ها در ارتباط است.
تولید گیاهان مقاوم به علف کشها
استفاده از علف کشها امروزه بسیار گسترش یافته است. بعضی از علف کشها به صورت انتخابی عمل می‌کنند و بعضی از
گیاهان خاص را از بین می‌برند و گران قیمت هستند و بعضی از علف کشها همه
گیاهان را بین می‌برند و ارزان هستند. امروزه با استفاده از تکنیکهای
انتقال ژن ، گیاهانی تولید شده‌اند که واکنش مهار شونده را به کمک آنزیم دیگر انجام می‌دهند و به این ترتیب ، تنها گیاه ترانس ژن مورد نظر به علف کشها مقاوم خواهد بود.
تولید گیاهان مقاوم به استرس
تعدادی از پروتئینها ،
گیاهان را در مقابل حرارت ، سرما ، کمبود آب و سایر استرسهای محیطی محافظت می‌کنند. امروزه با استفاده از ژنهای این پروتئینها ، تلاشهایی در جهت افزایش مقدار آنها در گیاه صورت گرفته است. به عنوان مثال در محیطهای خشک سعی کرده‌اند که مقدار اسید آمینه محلول در واکوئل مانند پرولین را افزایش دهند و فشار اسمزی سلول افزایش یابد و گیاه بتواند در این شرایط آب بیشتری جذب کند.