کشت بافت

 در این بخش به مباحث مهم تر از کشت بافت می پردازیم 

دید کلی

وقتی درباره کشت گیاه صحبت می‌شود، معمولا منظور کشت گیاهان در گلدان ، زیر پلاستیک (Frames) ، در گلخانه و یا مزرعه است. در تقسیم بندیهای رایج در کشاورزی ، کشت گیاهان به بخشهای مختلف شامل زراعت ، باغبانی ، زراعت مناطق گرمسیری ، جنگل‌داری و اصلاح نباتات تقسیم می‌گردد. در سال 1904 هانیگ ، روش جدیدی از کشت گیاهان به نام کشت جنین را ارائه نمود.

او جنین نابالغ تعداد زیادی از گیاهان تیره شب‌بو (cruci Ferae) را در شرایط کشت آزمایشگاهی (in Vitro) ایزوله کرد و از آنها ، گیاهچه‌های زنده بدست آورد. از سال 1920 انواع روشهای کشت بافت ، نظیر کشت آزمایشگاهی بذرهای ارکیده ، کشت کالوس ، کشت اندام مرسوم شد. بعد از سال 1945 ، به تمام روشهای مختلف کشت در آزمایشگاه ، کشت بافت گیاهی اطلاق گردید. 

انواع کشت بافت

• کشت گیاه کامل: یک بذر ممکن است در شرایط آزمایشگاهی کشت شود و یک گیاهچه و در نهایت یک گیاه کامل تولید کند.
• کشت جنین: در این نوع کشت ، جنین جدا شده و پس از حذف پوسته بذر ، کشت می‌شود.
• کشت اندام گیاهی: در این کشت ، انواع مختلفی مثل کشت مریستم ، کشت ریشه ، کشت نوک ساقه قابل تشخیص هستند.
• کشت کالوس: اگر یک بافت تمایز یافته جدا شود و در شرایط آزمایشگاهی تولید یک توده سلولی تمایز نیافته به نامکالوس نماید، این پدیده را کشت کالوس می‌نامند.
• کشت سلول: کشت سلولهای منفرد که به کمک آنزیمها یا به روشهای مکانیکی از یک بافت گیاهی یا سوسپانسیون سلولی بدست می‌آیند.
• کشت پروتوپلاست: کشت پروتوپلاستهایی که در اثر هضم آنزیمی دیواره سلولی بوجود آمده‌اند، کشت پروتوپلاست نام دارد.

موارد کاربرد کشت جنین

• رفع موانع جوانه‌زنی بذر: در تعدادی از گونه‌های گیاهی ، جوانه زنی در شرایط خارج آزمایشگاه ، مطلقا امکان‌پذیر نیست. در این مورد استفاده از کشت جنین ، ضروری است.
• کوتاه کردن دوره اصلاح نبات: در تعدادی از گونه‌های گیاهی، خواب بذر وجود دارد که اغلب به علت پوسته بذر و یاآندوسپرم است. با حذف پوسته بذر ، جوانه‌زنی بلافاصله صورت می‌گیرد.
• جلوگیری از سقط جنین در درختان هسته‌دار زود رس.
• جلوگیری از سقط جنین در اثر ناسازگاری.
• تکثیر رویشی: مثلا در تیره گندم و راسته کاج ، از جنین به عنوان یک ماده اولیه برای تکثیر رویشی ، استفاده می‌شود.

تولید گیاهان عاری از ویروس

مبارزه با آلودگیهای داخلی که بوسیله ویروسها ، مایکوپلاسماها و قارچهای میکروسکوپی ایجاد می‌شود، بسیار مشکل می‌باشد. برخلاف آنچه که قبلا تصور می‌شد، ویروسها می‌توانند طی تکثیر جنسی نیز منتقل شوند. حداقل 80 نوع از ویروسهای گیاهی می‌توانند از طریق بذر منتقل شوند. ویروسها باعث کاهش عملکرد و همچنین کاهش کیفیت تولیدات گیاهی می‌شوند.

بنابراین بسیار مهم است که مواد اولیه‌ای که برای تکثیر رویشی استفاده می‌شوند، عاری از ویروس باشند. پنج روش برای تولید گیاهان عاری از ویروس وجود دارد. استفاده از گرما ، کشت مریستم ، استفاده از گرما و سپس کشت مریستم ، تشکیل اندام هوایی نابجا و سپس کشت مریستم و پیوند مریستم روی پایه‌های عاری از ویروس که به آن ریز پیوندی نیز گفته می‌شود. 

تولید گیاهان عاری از باکتری و قارچ بوسیله کشت مریستم

به نظر می‌رسد که تولید گیاهان عاری از باکتری و قارچ نیز بوسیله کشت مریستم امکان‌پذیر است. مهمترین جنسهای باکتری که بایستی حذف شوند، عبارتند از: Erwinia ، Pseudomonas و Bacillus و مهمترین جنس قارچها عبارتند از: Fusarium ، verticillium و Rhizoctonia. گاهی اوقات برای تعیین این که آیا گیاه عاری از باکتری یا قارچ است، یک محیط کشت غنی ، بکار می‌رود. اولین تحقیق از کشت مریستم میخک برای تولید گیاهان عاری از قارچ انجام گرفت. کشت مریستم بطور موفقیت آمیزی برای حذف باکتری Xanthomonas در گیاه بگونیا ، صورت گرفته است. 

دست ورزی ژنتیکی

تا سال 1970 انتقال مواد ژنتیکی از یک موجود به موجود دیگر در گیاهان عالی فقط از طریق جنسی بوسیله استخراج سلول تخمزا با هسته زایشی دانه گرده امکان داشت که حاصل آن تخم بارور بود که می‌توانست از آن موجودی با خصوصیات پدری و مادری بوجود آید. انتقال مواد ژنتیکی به صورت غیر جنسی ، فقط از طریق استفاده از پروتوپلاست ، امکان‌پذیر است. دست ورزی ژنتیکی یک روش ژنتیک مولکولی انتقال مواد ژنتیکی از سلول (پروتوپلاست) دیگر در شرایط آزمایشگاهی بدون توجه به مرحله زایشی می‌باشد. انواع روشهای دست ورزی ژنتیکی شامل دو رگه‌گیری سوماتیکی ، دو رگه سیتوپلاسمی ، جذب و جابجایی هسته‌های ایزوله شده و کروموزومها و انتقال ژنتیکی. 

بیوسنتز مواد در آزمایشگاه

مدت زمان طولانی است که در صنعت از کشت میکروارگانیسمها مثل پنی‌سیلیوم و استرپتوماسیس برای بدست آوردن موادی مانند پنی‌سیلین و استرپتومایسین که از نظر داروسازی مهم هستند، استفاده می‌شود. آنچه که متداول است، کاشت گیاهان دارویی و سپس استخراج ترکیبات فعال از آنهاست. این روش تولید با مشکلاتی روبه رو است که لازم است راههای دیگری بوجود آید. بدون شک بیوسنتز ترکیبات در روش آزمایشگاه (invitro) دارای مزایای زیادی است با این وجود هنوز مشکلات زیادی در این ارتباط وجود دارد. 

چشم انداز

کاشت بافتهای گیاهی در آزمایشگاه ، ابزار مناسبی برای رسیدن به هدفهای ناممکن است که در شرایط خارج آزمایشگاه وجود دارد. نتایج کشت در آزمایشگاه دارای اهمیت زیادی در کشاورزی ، باغبانی و جنگلداری است. علاوه بر کاربرد عملی این تکنیک ، کشت سلول گیاهی ، بافت و اندام ، نقش زیادی را در بهبود آگاهی ما در رابطه با علم سلولی _ تکوینی گیاهی داشته است. در حال حاضر کشت سلول ، دارای اهمیتی خاص در بیوتکنولوژی است و متخصصین در حال تلاش جهت رشد سلول گیاهی به منظور بدست آوردن فرآورده‌های صنعتی از متابولیتهای ثانویه هستند.

انشاءاز این سایت استفاده کامل ببرید 

کشت بافت3

 در این بخش به کشت بافت می پردازیم 

کشت بافت

به کشت اندام، بافت، سلول، پرتوپلاست، جنین و بذر در محیط درون شیشه­ای، کشت ­بافت گفته می­شود. این تکنیک ابزاری مهم در مطالعات پایه و کاربردی و دارای کاربردهای تجاری است. امروزه بسیاری از گیاهان در سطح جهانی از طریق کشت بافت تولید می­شوند و ریزازدیادی به یک بخش ضروری در کشاورزی مدرن تبدیل شده است. در 70% آزمایشگاه­های تجاری، هدف اصلی ازدیاد سریع گیاهان است. طبق آمار فروش تولیدات کشت بافتی، بیش از یک میلیارد گیاه در سال تخمین زده می­شود. با توجه به اینکه صنعت گل و گیاهان زینتی در ایران از نظر تکثیر سریع، تولید گیاهان عاری از بیماری و معرفی ارقام جدید دارای مشکل جدی می­باشد استفاده از تکنیک­های مختلف کشت بافت، نقش موثری در جهت دستیابی ایران به جایگاه واقعی خود در بازاهای جهانی خواهد داشت.   

انواع کشت در شرایط درون شیشه ای

 انواع مختلفی از کشت در شرایط درون شیشه­ای به شرح ذیل است:

1-    کشت گیاه کامل: یک بذر ممکن است در شرایط درون شیشه­ای کشت شود و یک گیاهچه و در نهایت یک گیاه کامل  تولید شود، مانند گل ارکیده.

2-    کشت جنین: در این نوع کشت، پس از حذف پوسته­های بذر، جنین جدا شده و کشت می­شود.

3-    کشت اندام و بافت: در این حالت اندام یا بافت گیاهی جدا شده، در شرایط درون شیشه­ای رشد می­کند. مانند کشت پیاز، میانگره، مریستم، ریشه، برگ و پرچم.

4-    کشت کالوس: به تولید توده سلولی تمایز نیافته از کشت یک بافت خاص در شرایط درون شیشه­ای کشت کالوس گفته می­شود.

5-    کشت سلول: کشت سلول­های منفرد که به کمک آنزیم­ها یا روش­های مکانیکی از یک بافت گیاهی بدست می­آید، کشت سلول نامیده می­شود.

اهداف کشت بافت در گیاهان زینتی

سه هدف اولیه در کاربرد فنون کشت بافت برای گیاهان مورد نظر است:

1-     تولید سریع شمار زیادی از گیاهان که از نظر ژنتیکی یکسان هستند

از این روش برای گیاهانی که تکثیر آن­ها از روشهای مرسوم با مشکل مواجه می باشند، مانند ژربرا، آنتوریوم، ارکید، سوسن، ارقام جدید رز و غیره استفاده می­شود. گل ژربرا در رده اول تکثیر کشت بافتی دنیا قرار دارد.

2-     حذف بیماریها و تولید گیاهان عاری از بیماری

امروزه تمام شرکت­های تولید کننده­ی گل در جهان از پایه های عاری از ویروس برای تکثیر گل­ها بخصوص در مورد گل میخک که دارای ویروس­های اختصاصی زیادی است استفاده می­کنند.

3-     تولید ارقام (ژنوتیپ­های­) جدید

در حال حاضر تنها در هلند هر ساله 125 رقم جدید داودی، 100 رقم ژربرا، 70 رقم لیلیوم و 50 رقم میخک تولید می‌شود که قسمتی از این گیاهان با کمک روش­های اصلاح از طریق کشت بافت بوجود آمده­اند.

مراحل تکثیر:

چهار مرحله عمده فرایند تکثیر درون شیشه­ای به شرح زیر است:

1-     تهیه کشت­های استریل (استقرار):این مرحله اغلب به دلیل آلودگی و تولید ترکیبات فنولیک توسط ریز نمونه، مشکل است. با این­حال در این مرحله باید تعداد مناسبی ریز نمونه بعد از ضد عفونی زنده مانده و برروی محیط کشت، بدون آلودگی رشد کنند.

2-     تولید و تکثیر گیاهچه: عموماً افزودن هورمون­های سیتوکنین به محیط کشت، تولید شاخه از جوانه­های جانبی موجود و یا تولید شاخساره از برگ، ساقه، دمبرگ را به میزان زیادی افزایش می­دهد. جهت افزایش تولید گیاه در این مرحله می­توان نمونه­ها را چندین مرتبه واکشت نمود.

3-     ریشه­زایی در شرایط درون شیشه­ای: گیاهچه­های حاصل از مرحله قبل به محیط ریشه­زایی حاوی اکسین منتقل می­شوند.

4-     سازگاری: گیاهچه­های ریشه­دار شده از محیط کشت خارج شده و آگار آن­ها به آرامی شسته می­شود. این گیاهچه­ها جهت سازگاری به گلخانه­های با رطوبت بالا منتقل می­شوند.

روش­های مختلف ریزازدیادی

برای ریز ازدیادی از روش­های مختلفی استفاده می شود که در ذیل دو روش رایج آن ارایه شده است:

-         ریز ازدیادی با استفاده از جوانه­های انتهایی و جانبی: استفاده از جوانه­های انتهایی و جانبی یکی از روش­های رایج است که طی آن جوانه­های موجود در بافت پس از قرار گرفتن بر روی یک محیط کشت مناسب، فعال شده و تولید نوساقه می­نمایند. در این روش مرحله کالوس وجود ندارد، لذا حجم کار کمتر است و ضمناً خطر ایجاد جهش و تنوع سوماکلونال کاهش می­یابد و بعبارتی روشی مطمئن و بی خطر برای حفظ خصوصیات گیاه مادری است.

ریز­ازدیادی با استفاده از جوانه­های نابجا: اساس این روش تشکیل شاخساره بر روی ریزنمونه‌های مختلف مثل برگ، دمبرگ، گره­ها، میان گره­ها و لپه­ها است، این روش در سوسن، سنبل، بنفشه، پتونیا، فریزیا، فیکوس، آنتوریوم و گل داودی استفاده شده است. در این سیستم جوانه­های نابجا یا مستقیماً بر روی ریزنمونه تشکیل می­شوند یا اینکه بر روی ریز نمونه ابتدا کالوس تشکیل می­شود و سپس، شاخساره­ها بر روی کالوس تشکیل می­شوند. در صورت دستیابی به یک پروتکل با کارایی بالا، میزان تکثیر در این روش در مقایسه با روش تکثیر از طریق جوانه‌های انتهایی و جانبی، بسیار بیشتر است.

انشاءاز این سایت استفاده کامل ببرید