بيوتكنولوژي چيست قسمت دوم
كاربردهايبيوتكنولوژي
كاربردهايبيوتكنولوژي بقدري وسيع است كه تقريباً تمام جنبههاي زندگي بشر را تحتتأثير قرارداد و خواهد داد. بهنحوي كه حدس زده ميشود در آينده نزديك كناراكثر نامهاي رايج علوم و فنون يك كلمة «بيو» يا «بيوتك» هم اضافه شود كهنشانه تأثير اين علم بر آن رشته ميباشد.
كاربردبيوتكنولوژي در كشاورزي يا بيوتكنولوژي كشاورزي «Agbiotech»:
عمدهترين كاربردهاي بيوتكنولوژي دركشاورزي را ميتوان به دستههاي زير تقسيم كرد.
• ايجاد گياهان مقاوم به حشرات و آفتها
• ايجاد گياهان تحمل كننده علفكشها
• ايجاد گياهان مقاوم به بيماريهاي ويروسي و قارچي
• ايجاد گياهان مقاوم به شرايط سخت مانند سرما، گرما و شوري
• ايجاد گياهان داراي ارزشهاي غذائي ويژه
• ايجاد گياهان داراي خاصيت درماني ـ پيشگيري
• ايجاد گياهان داراي خصوصيت متابوليكي تغيير يافته مانند رشد سريع و راندمانكشت بالاتر
• ايجاد گياهان و ميوههاي داراي زمان ماندگاري بيشتر
همچنين بايد اضافه كرد:
• ايجاد دامهاي ترانسژنيك كه داراي خصوصيات ويژهاي مانند توليد شير زياد ياگوشت كمچربي و... هستند.
• ايجاد جانوراني كه بعنوان كارخانه توليد آنتيبادي و واكسن و دارو عمل كنند
• ايجاد ماهيها و ساير دامهائي كه با سرعت زياد رشد ميكنند
گياهانمقاوم به حشرات و آفتها
باتوسعه تكنيكهاي بيوتكنولوژي دانشمندانقادرند ژنهائي از يك موجود زنده را به موجود ديگري انتقال دهند. در سال 1990اولين گياه ترانسژنيك در مزرعه واقعي كشت گرديد و در 1993 FDAگياهان و غذاهاي ترانسژنيك را بعنوان مواد اساساً بيضررمعرفي كرد.
هماكنون با استفاده از اين تكنيكها ژنهايمربوط به توليد يك پروتئين سمي (بتاتوكسين) از باكتري باسيلوس تورانجينسيسبه گياهان متعددي از قبيل ذرت، پنبه و سيبزميني و... انتقال يافته است وبدينوسيله اين گياهان به حشراتي كه علاقه به تغذيه از آنها را دارندمقاوم گشتهاند. چرا كه بمحض استفاده حشرات از اين گياه بدليل نابوديدستگاه گوارش آنها از بين خواهند رفت.
هرساله هزينههاي هنگفتي بابت مبارزهشيميائي با اين آفات صورت ميگيرد كه علاوه بر هزينهبري زياد آلودگيهايزيستمحيطي فراواني را بهدنبال دارد. راندمان اين مواد شيميايي نيز بدليلايجاد مقاومت در حشرات در برابر سموم بمرور پايين آمده است و بهمين خاطرنياز به تعويض مكرر اين آفتكشها وجود دارد.
هماكنون در آمريكا ذرت و پنبه و سيبزمينيترانسژنيك تا ميزان زيادي مورد استقبال واقع شده است بطوريكه تا سال 1998حدود 18% از ذرت و 17% از پنبه و 4% از سيبزميني كشت داده شده در آمريكا ازنوع ترانسژنيك بوده است و هماكنون براساس روند رشد موجود برآورد ميشود كهبيش از 50% غلات كشت داده شده در آمريكا از نوع ترانسژنيك باشند.(5)
گياهانمقاوم به بيماريهاي ويروسي و قارچي
بيماريهاي ويروسي و قارچي از مهمترينبيماريهاي گياهي هستند كه علاوه بر وارد كردن خسارات زياد به محصولاتكشاورزي مانع كشت آنها در بسياري از شرايط آب و هوائي ميشود.
باكلون كردن برخي ژنهاي گياهان مقاوم درگياهان حساس مانند ژنهاي كيتنياز و 1 و 3 گلوكاناز كه باعث تخريب ديوارهپليساكاريدي قارچهاي پاتوژن ميشوند بيوتكنولوژيستها به گياهاني دستيافتهاند كه مقاوم به قارچهاي پاتوژن ميباشند.
همچنين باكلون كردن ژنهاي جانوري و انجاماقداماتي شبيه واكسيناسيون ميتوان به گياهان مقاوم به ويروس نيز دستيافت. روشهاي مبارزه بيولوژيك بسيار متعدد و متنوع بوده و تنها موارد بالاتنها مثالهائي از اين دست ميباشند.(6)
گياهانمقاوم به علفكشها
روشهاي رايج مبارزه با علفهاي هرزبهنحوي كه بايد انتخابي نيست و علفكشها در موارد زيادي علاوه بر نابوديعلفها به گياهان زراعي نيز آسيب ميزنند. بعنوان مثال Glyphosate كه يك علفكش كارآمدياست ميتواند گياهاني را كه داراي سير متابوليكي Shikamate هستند را نيز نابود كند.بهمين منظور بيوتكنولوژيستها با وارد كردن ژن مقاومت گليفوسيت EPSP سنتتاز به گياهانيمانند چغندرقند، سويا، پنبه، گوجهفرنگي و تنباكو آنها را در برابر علفكشهامقاوم كردهاند.(7)
گياهانتحمل كننده شرايط سخت
ارزش گياهاني كه بتوانند در خاكهاي شوربا حرارت بالا، سرماي زياد و... رشد كنند بركسي پوشيده نيست. بيش از 13زمينهاي قابل آبياري جهان داراي درصد غيرقابل تحمل نمك در خود هستند.بيوتكنولوژيستها با بررسي گياهاني كه بصورت خودرو در شرايط سخت مانند فشاراسمزي بالا، سرماي زياد، گرمان فراوان و... رشد ميكنند به ژنهائي دستيافتهاند كه عامل مقاومت اين گياهان در برابر اين شرايط سخت ميباشد. باانتقال اين ژنها گياهان متعددي توليد شدهاند كه قادرند در خاكهاي نامناسببا املاح زياد رشد كنند.
بعنوان مثال با انتقال ژنهاي مسئول انتقاليونهاي سديم بداخل گياهاني مانند آرابيدوپسيس سطح تحمل اين گياه تا 200ميلي مولار نمك افزايش پيدا كرده است.
همچنين با خاموش كردن سيستم بيان ژنهايسنتز اسيدهاي چربتري ئنوئيك در گياهان بيوتكنولوژيستها توانستهاند تا اينگياهان را در دماهاي بالاتر از حد معمول رشد دهند.
همچنين با انتقال ژنهاي مسئول توليد نوعيپروتئين ضديخ كه در ماهيهاي آبهاي قطبي يافت ميشود به گياهان بسياري،باعث ايجاد مقاومت در برابر سرماي زياد در اين گياهان شدهاند.( 8 )
گياهانيكه داراي ارزش ويژهاي هستند
هرمادة با ارزشي كه در درون يك گياه ياهر موجود زنده ديگر ساخته شده و تجمع مييابد بواسطه عملكرد ژنهاي مسئولسنتز آن ماده ميباشد. بيوتكنولوژيستها با شناسائي اين ژنها و افزايش قدرتبيان اين ژنها و يا افزايش تعداد نسخههاي اين ژنها در يك گياه ميتوانندگياهان و ميوههائي كنند كه داراي ارزشهاي غذائي ويژهاي هستند. بهمين سبباصلاح جديد NutritionalGenomics وضع شده است كه نشاناز كاربرد ژنها در بهبود تغذيه انسان و دام دارد. بعنوان مثال «برنج طلائي»برنجي است كه داراي مقادير بسيار زيادي از ويتامين A ميباشد. اين برنجمايه اميدي شده است براي نجات هزاران آفريقائي كه هرساله در اثر كمبودويتامين A به كوري كامل مبتلاميشوند.
همچنين بدليل پايين بودن ميكرونوترنيتها درعلوفه دامها، انتقال ژنهاي مسئول متراكم ساختن آنها در گياهان علوفهاينقش مؤثري در تغذيه دامها و انسان خواهد داشت.(8 )
گياهانيكه داراي خصوصيت متابوليكي تغيير يافته هستند
افزايش سرعت رشد جمعيت انساني در سالهاياخير بركسي پوشيده نيست، ليكن افزايش سرعت توليد محصولات كشاورزي پابهپايآن رشد نكرده است. تا سال 2020 نياز به افزايش 40 درصدي در راندمان كشتبرنج وجود دارد. بيوتكنولوژيستها بدو طريق باعث كاهش فاصله اين دو مقوله ازيكديگر خواهند شد. اول با افزايش راندمان كشت محصولات كشاورزي در هرهكتار ودوم با افزايش سرعت رشد گياهان.
بعنوان مثال ژنهائي كه مسئول كنترل قد دركوتاه شدن آن در گياهان هستند بطور غيرمستقيم باعث افزايش راندمان محصولميشوند. با انتقال اين ژنها در گونههاي فاقد آن باعث افزايش راندمانگرديدهاند.
همچنين با انتقال ژنهاي مسئول فتوسنتز درذرت به برنج توانستهاند راندمان توليد برنج را تا 35% افزايش دهند.
همچنين با دستكاريهاي ژنتيكي در سلولهايدرختاني كه از چوب آنها استفاده ميگردد باعث افزايش سرعت رشد آنها تاحدقابل توجهي شدهاند كه اين امر ميتواند روند تخريب جنگلها را متوقف سازد.(8 )
گياهانو ميوههائي كه داراي زمان ماندگاري بيشتر هستند
آيا قبول داريد درصورتيكه ميوههائي مانندگوجهفرنگي زمان ماندگاري بيشتري داشته باشند چقدر در كاهش ضايعات اينميوه مؤثر خواهد بود. بيوتكنولوژيستها با به تأخير انداختن سرعت رسيدنگوجهفرنگي به اين امر دسترسي پيدا كردهاند.
گياهانيكه داراي خاصيت درماني يا پيشگيري هستند
بيوتكنولوژيستها با انتقال ژنهاي سنتزپروتئينهاي مختلف ميكروبي و انساني به گياهان و توليد اين پروتئينها درگياهان دست به ابتكارات مؤثري زدهاند. بعنوان مثال توليد واكسنهاي مختلفدر گياهان و ايجاد ميوههائي كه داراي خاصيت واكسيناسيون هستند. و يا امكانتوليد پروتئينهائي مثل انسولين در گياهان كه در آيندة بسيار نزديك به تحققخواهد پيوست باعث انقلابي در اين زمينه خواهد شد.
همچنين گياهان بعنوان ارگانيسمهاي كانديدبراي توليد پروتئينهائي مانند آنتيباديها و آنزيمها و... در مقياس بسيار بالادر نظر گرفته شدهاند و عملاً كارآئي خود را در اين زمينه نشان دادهاند.
كاربردهايبيوتكنولوژي بقدري وسيع است كه تقريباً تمام جنبههاي زندگي بشر را تحتتأثير قرارداد و خواهد داد. بهنحوي كه حدس زده ميشود در آينده نزديك كناراكثر نامهاي رايج علوم و فنون يك كلمة «بيو» يا «بيوتك» هم اضافه شود كهنشانه تأثير اين علم بر آن رشته ميباشد.
كاربردبيوتكنولوژي در كشاورزي يا بيوتكنولوژي كشاورزي «Agbiotech»:
عمدهترين كاربردهاي بيوتكنولوژي دركشاورزي را ميتوان به دستههاي زير تقسيم كرد.
• ايجاد گياهان مقاوم به حشرات و آفتها
• ايجاد گياهان تحمل كننده علفكشها
• ايجاد گياهان مقاوم به بيماريهاي ويروسي و قارچي
• ايجاد گياهان مقاوم به شرايط سخت مانند سرما، گرما و شوري
• ايجاد گياهان داراي ارزشهاي غذائي ويژه
• ايجاد گياهان داراي خاصيت درماني ـ پيشگيري
• ايجاد گياهان داراي خصوصيت متابوليكي تغيير يافته مانند رشد سريع و راندمانكشت بالاتر
• ايجاد گياهان و ميوههاي داراي زمان ماندگاري بيشتر
همچنين بايد اضافه كرد:
• ايجاد دامهاي ترانسژنيك كه داراي خصوصيات ويژهاي مانند توليد شير زياد ياگوشت كمچربي و... هستند.
• ايجاد جانوراني كه بعنوان كارخانه توليد آنتيبادي و واكسن و دارو عمل كنند
• ايجاد ماهيها و ساير دامهائي كه با سرعت زياد رشد ميكنند
گياهانمقاوم به حشرات و آفتها
باتوسعه تكنيكهاي بيوتكنولوژي دانشمندانقادرند ژنهائي از يك موجود زنده را به موجود ديگري انتقال دهند. در سال 1990اولين گياه ترانسژنيك در مزرعه واقعي كشت گرديد و در 1993 FDAگياهان و غذاهاي ترانسژنيك را بعنوان مواد اساساً بيضررمعرفي كرد.
هماكنون با استفاده از اين تكنيكها ژنهايمربوط به توليد يك پروتئين سمي (بتاتوكسين) از باكتري باسيلوس تورانجينسيسبه گياهان متعددي از قبيل ذرت، پنبه و سيبزميني و... انتقال يافته است وبدينوسيله اين گياهان به حشراتي كه علاقه به تغذيه از آنها را دارندمقاوم گشتهاند. چرا كه بمحض استفاده حشرات از اين گياه بدليل نابوديدستگاه گوارش آنها از بين خواهند رفت.
هرساله هزينههاي هنگفتي بابت مبارزهشيميائي با اين آفات صورت ميگيرد كه علاوه بر هزينهبري زياد آلودگيهايزيستمحيطي فراواني را بهدنبال دارد. راندمان اين مواد شيميايي نيز بدليلايجاد مقاومت در حشرات در برابر سموم بمرور پايين آمده است و بهمين خاطرنياز به تعويض مكرر اين آفتكشها وجود دارد.
هماكنون در آمريكا ذرت و پنبه و سيبزمينيترانسژنيك تا ميزان زيادي مورد استقبال واقع شده است بطوريكه تا سال 1998حدود 18% از ذرت و 17% از پنبه و 4% از سيبزميني كشت داده شده در آمريكا ازنوع ترانسژنيك بوده است و هماكنون براساس روند رشد موجود برآورد ميشود كهبيش از 50% غلات كشت داده شده در آمريكا از نوع ترانسژنيك باشند.(5)
گياهانمقاوم به بيماريهاي ويروسي و قارچي
بيماريهاي ويروسي و قارچي از مهمترينبيماريهاي گياهي هستند كه علاوه بر وارد كردن خسارات زياد به محصولاتكشاورزي مانع كشت آنها در بسياري از شرايط آب و هوائي ميشود.
باكلون كردن برخي ژنهاي گياهان مقاوم درگياهان حساس مانند ژنهاي كيتنياز و 1 و 3 گلوكاناز كه باعث تخريب ديوارهپليساكاريدي قارچهاي پاتوژن ميشوند بيوتكنولوژيستها به گياهاني دستيافتهاند كه مقاوم به قارچهاي پاتوژن ميباشند.
همچنين باكلون كردن ژنهاي جانوري و انجاماقداماتي شبيه واكسيناسيون ميتوان به گياهان مقاوم به ويروس نيز دستيافت. روشهاي مبارزه بيولوژيك بسيار متعدد و متنوع بوده و تنها موارد بالاتنها مثالهائي از اين دست ميباشند.(6)
گياهانمقاوم به علفكشها
روشهاي رايج مبارزه با علفهاي هرزبهنحوي كه بايد انتخابي نيست و علفكشها در موارد زيادي علاوه بر نابوديعلفها به گياهان زراعي نيز آسيب ميزنند. بعنوان مثال Glyphosate كه يك علفكش كارآمدياست ميتواند گياهاني را كه داراي سير متابوليكي Shikamate هستند را نيز نابود كند.بهمين منظور بيوتكنولوژيستها با وارد كردن ژن مقاومت گليفوسيت EPSP سنتتاز به گياهانيمانند چغندرقند، سويا، پنبه، گوجهفرنگي و تنباكو آنها را در برابر علفكشهامقاوم كردهاند.(7)
گياهانتحمل كننده شرايط سخت
ارزش گياهاني كه بتوانند در خاكهاي شوربا حرارت بالا، سرماي زياد و... رشد كنند بركسي پوشيده نيست. بيش از 13زمينهاي قابل آبياري جهان داراي درصد غيرقابل تحمل نمك در خود هستند.بيوتكنولوژيستها با بررسي گياهاني كه بصورت خودرو در شرايط سخت مانند فشاراسمزي بالا، سرماي زياد، گرمان فراوان و... رشد ميكنند به ژنهائي دستيافتهاند كه عامل مقاومت اين گياهان در برابر اين شرايط سخت ميباشد. باانتقال اين ژنها گياهان متعددي توليد شدهاند كه قادرند در خاكهاي نامناسببا املاح زياد رشد كنند.
بعنوان مثال با انتقال ژنهاي مسئول انتقاليونهاي سديم بداخل گياهاني مانند آرابيدوپسيس سطح تحمل اين گياه تا 200ميلي مولار نمك افزايش پيدا كرده است.
همچنين با خاموش كردن سيستم بيان ژنهايسنتز اسيدهاي چربتري ئنوئيك در گياهان بيوتكنولوژيستها توانستهاند تا اينگياهان را در دماهاي بالاتر از حد معمول رشد دهند.
همچنين با انتقال ژنهاي مسئول توليد نوعيپروتئين ضديخ كه در ماهيهاي آبهاي قطبي يافت ميشود به گياهان بسياري،باعث ايجاد مقاومت در برابر سرماي زياد در اين گياهان شدهاند.( 8 )
گياهانيكه داراي ارزش ويژهاي هستند
هرمادة با ارزشي كه در درون يك گياه ياهر موجود زنده ديگر ساخته شده و تجمع مييابد بواسطه عملكرد ژنهاي مسئولسنتز آن ماده ميباشد. بيوتكنولوژيستها با شناسائي اين ژنها و افزايش قدرتبيان اين ژنها و يا افزايش تعداد نسخههاي اين ژنها در يك گياه ميتوانندگياهان و ميوههائي كنند كه داراي ارزشهاي غذائي ويژهاي هستند. بهمين سبباصلاح جديد NutritionalGenomics وضع شده است كه نشاناز كاربرد ژنها در بهبود تغذيه انسان و دام دارد. بعنوان مثال «برنج طلائي»برنجي است كه داراي مقادير بسيار زيادي از ويتامين A ميباشد. اين برنجمايه اميدي شده است براي نجات هزاران آفريقائي كه هرساله در اثر كمبودويتامين A به كوري كامل مبتلاميشوند.
همچنين بدليل پايين بودن ميكرونوترنيتها درعلوفه دامها، انتقال ژنهاي مسئول متراكم ساختن آنها در گياهان علوفهاينقش مؤثري در تغذيه دامها و انسان خواهد داشت.(8 )
گياهانيكه داراي خصوصيت متابوليكي تغيير يافته هستند
افزايش سرعت رشد جمعيت انساني در سالهاياخير بركسي پوشيده نيست، ليكن افزايش سرعت توليد محصولات كشاورزي پابهپايآن رشد نكرده است. تا سال 2020 نياز به افزايش 40 درصدي در راندمان كشتبرنج وجود دارد. بيوتكنولوژيستها بدو طريق باعث كاهش فاصله اين دو مقوله ازيكديگر خواهند شد. اول با افزايش راندمان كشت محصولات كشاورزي در هرهكتار ودوم با افزايش سرعت رشد گياهان.
بعنوان مثال ژنهائي كه مسئول كنترل قد دركوتاه شدن آن در گياهان هستند بطور غيرمستقيم باعث افزايش راندمان محصولميشوند. با انتقال اين ژنها در گونههاي فاقد آن باعث افزايش راندمانگرديدهاند.
همچنين با انتقال ژنهاي مسئول فتوسنتز درذرت به برنج توانستهاند راندمان توليد برنج را تا 35% افزايش دهند.
همچنين با دستكاريهاي ژنتيكي در سلولهايدرختاني كه از چوب آنها استفاده ميگردد باعث افزايش سرعت رشد آنها تاحدقابل توجهي شدهاند كه اين امر ميتواند روند تخريب جنگلها را متوقف سازد.(8 )
گياهانو ميوههائي كه داراي زمان ماندگاري بيشتر هستند
آيا قبول داريد درصورتيكه ميوههائي مانندگوجهفرنگي زمان ماندگاري بيشتري داشته باشند چقدر در كاهش ضايعات اينميوه مؤثر خواهد بود. بيوتكنولوژيستها با به تأخير انداختن سرعت رسيدنگوجهفرنگي به اين امر دسترسي پيدا كردهاند.
گياهانيكه داراي خاصيت درماني يا پيشگيري هستند
بيوتكنولوژيستها با انتقال ژنهاي سنتزپروتئينهاي مختلف ميكروبي و انساني به گياهان و توليد اين پروتئينها درگياهان دست به ابتكارات مؤثري زدهاند. بعنوان مثال توليد واكسنهاي مختلفدر گياهان و ايجاد ميوههائي كه داراي خاصيت واكسيناسيون هستند. و يا امكانتوليد پروتئينهائي مثل انسولين در گياهان كه در آيندة بسيار نزديك به تحققخواهد پيوست باعث انقلابي در اين زمينه خواهد شد.
همچنين گياهان بعنوان ارگانيسمهاي كانديدبراي توليد پروتئينهائي مانند آنتيباديها و آنزيمها و... در مقياس بسيار بالادر نظر گرفته شدهاند و عملاً كارآئي خود را در اين زمينه نشان دادهاند.
+ نوشته شده در ساعت توسط MMD bostani
|