روش های تولید گیاهان تراریخته

روش های تولید گیاهان تراریخته

تامین نیاز غذایی متناسب با افزایش جمعیت، همواره دغدغه دانشمندان و تولیدکنندگان مواد اولیه بوده و  به دنبال راه­ حلی برای این مشکل می ­باشند. در حالت کلی می ­توان از دو روش کلی برای غلبه بر این مشکل استفاده کرد: 1- افزایش راندمان مزارع 2- اضافه کردن مساحت زیر کشت. در روش اول می­ توان از بذرهای اصلاح شده، کودهای شیمیایی و آفت ­کش­های قوی استفاده کرد تا به بازده مورد نظر دست پیدا کرده و یا با توجه به اقلیم بیش از یک بار از زمین زراعی برای کشت محصول استفاده کرد. از معایب این روش می­ توان به تخریب و آلودگی محیط زیست اشاره کنیم. در روش دوم هم باید اکوسیستم­ های موجود مانند دشت ­ها و جنگل ها را حذف کرده تا مزارع و باغ­ها را ایجاد کنیم که این روش هم کارآیی چندانی ندارد.

اما امروزه محصولات تراریخته به کمک بشر آمده تا این مشکل تا حدی رفع شود. اما محصولات تراریخته چیست؟ چه مزیتی دارد؟ چه معایبی دارد؟ ایا برای انسان زیان آور است؟

مهندسی ژنتیک

شاخه­ای از دانش زیست ­فناوری که با شناسایی ساختار مولکولی رشته­ های DNA و پی بردن به اطلاعات ژنتیکی، می­ تواند در آن تغییراتی ایجاد کند. این تغییرات  می تواند منجر به حذف، جابجایی و اضافه کردن ژنوم جدید باشد. در واقع این تغییرات برنامه ریزی شده است و موجب ایجاد صفات بهینه در DNA و در نهایت موجود زنده (گیاهان، جانوران، میکروارگانیسم­ ها) می­ شود. به موجوداتی که این تغییرات در آن­ها ایجاد می­شود تراریخته یا GMO (Genetically Modified Organisms) گفته می­ شود. در واقع تغییراتی ایجاد شده توسط مهندسی ژنتیک در حالت عادی و در طبیعت اتفاق نمی­ افتد (شکل 1). اولین گیاه تراریخته ایجاد شده گیاه تنباکو مقاوم به آنتی ­بیوتیک بود که در کشور آمریکا پدید آمد.

 

شکل 1. انتقال ژن به گیاهان

 

البته در زمان­های گذشته نیز اصلاح نژاد توسط کشاورزان انجام می ­شد. به این صورت که گیاه یا دامی که صفات بهتر و رشد بهتری نسبت به بقیه هم­گونه ­های خود داشتند، برای افزایش نسل بعدی به کار گرفته می ­شد و رفته ­رفته صفات آن در تمام گونه­ های بعدی ظاهر می شد. (شکل 2) ولی این روند بسیار کند و زمان­بر بوده و نتیجه کار چندین سال بعد دیده می ­شد و حتی در بعضی موارد اصلا نتیجه ­ای دیده نمی ­شد ولی در مهندسی ژنتیک می توان در زمان بسیار سریع تری به این نتیجه رسید، طوری که در دو نسل بعدی نتایج تغییرات DNA را مشاهده کرد.

 

شکل 2. روند به­ نژادی ذرت در گذر زمان

 

روش­های انتقال ژن

1- بمباران ژنی: در این روش با ذرات طلا یا تنگستن با قطر 1 تا 2 میکرومتر، اسید نوکلئیک (DNA یا RNA) هدف را به بافت­ هایی مانند کالوس، سلول­های مزوفیل، اپیدرم برگ و ... شلیک می ­کنند. این هدف­ گذاری باعث شده که اسید نوکلئیک موردنظر وارد بافت شده و با آن ترکیب شود. نسبت به روش­های دیگر از امکانات کمتری استفاده شده و مناسب گیاهانی مانند گندم و ذرت و پنبه و ... است. آسیب مکانیکی بافت و کم بودن تعداد سلول دریافت کننده اسید نوکلئیک و هزینه بالا هم از معایب این روش است.

2- استفاده از ویروس گیاهی

برای تولید انبوه پروتئین­ های مهم مانند آنتی­بادی ­ها و آنتی­ژن ­ها می ­توان از این روش استفاده کرد. در  این روش به واقعیت توجه می شود که  ویروس ها قدرت بالایی در تکثیر دارند در مدت زمان بسیار کوتاه همانندسازی انجام می­ دهند. در این روش ژنوم مورد نظر وارد ویروس می شود. بعد از انتقال ژن هدف به ویروس، به آن ویروس ناقل گفته می­شود. سپس ویروس ناقل را وارد سلول گیاهی می کنند. در ادامه ویروس ماده خواص ژنتیکی خود را با DNA گیاه مورد نظر ترکیب می­ کند و بعد از همانند سازی، ترکیب موردنظر هم تولید می ­شود.

3- استفاده از پروتوپلاست

این روش کارآیی بالایی دارد و نسبت به روش­ های دیگر ساده ­تر است و وابسته به جنس و گونه گیاهی نیست. در این روش از این واقعیت علمی استفاده می شود که می ­توان پروتوپلاست (یک یاخته گیاهی یا باکتریایی که دیواره سلولی آن برداشته شده است) را از گونه گیاهی جدا کرده، تغییرات لازم را در آن انجام داده و دوباره به گیاه انتقال داد.

4- استفاده از اگروباکتری (Agroinfiltration)

درون هر باکتری یک قطعه حلقوی از DNA بنام پلاسمید وجود دارد. پلاسمید با قابلیت تقسیم شدن بالا در سلول میزبان می­ تواند به عنوان ناقل در سلول ­های گیاهی عمل کند. در واقع ژن مورد نظر را وارد پلاسمید کرده و بعد به سلول گیاهی وارد می­ کنند و با ژنوم گیاه ترکیب شده و انتقال ژن صورت می ­گیرد.

البته در بعضی از دستکاری های ژنتیکی، ممکن است تلفیقی از دو یا سه روش هم دیده ­شود.

 

مزایای محصولات تراریخته

1- همانطور که در  بالا توضیح داده شد، جمعیت جهان رو به افزایش است و این در حالی است که تامین منابع غذایی از اولویت­ های هر جامعه بشری است. از طرفی دیگر بسیاری از مردم جهان از غذاهایی با ارزش غذایی کم استفاده می کنند و از کمبود ویتامین ­ها و پروتئین ­های ضروری برای رشد، رنج می ­برند. با استفاده از مهندسی ژنتیک می ­توان گیاهانی پرورش داد که در واحد سطح عملکرد بالایی داشته و نسبت به نوع غیرتراریخته محصول بیشتری تولید کند. تولید بیشتر محصول منجر به کاهش فقر و گرسنگی در جوامع بشری می ­شود.

 مشکل کمبود ویتامین­ ها و پروتئین ­ها به وسیله این علم قابل حل است. به عنوان مثال برنجی که ویتامین A را تولید کند در حالت طبیعی وجود ندارد ولی محصول تراریخته برنج طلایی  (Golden Rice) (شکل 3)  با داشتن ژن تولیدکننده آنزیم، باعث تولید ویتامین A می شود. تولید محصولات غنی شده  از آهن،پروتئین، فولیک اسید، ... از دیگر تغییراتی است که می توان در گیاهان ایجاد کرد و به بهبود تغذیه اقشار کم ­درآمد جهان کمک کرد.  این افراد با استفاده از این گیاهان تراریخته علاوه بر رفع گرسنگی به روند رشد خود نیز کمک می­کنند و این در حالی است که گیاهان سنتی و اصلاح نشده این امکان را فراهم نمی کنند.

 

 

شکل 3) تفاوت برنج طلایی (تراریخته) و برنج سفید(غیر تراریخته)

 

- آسیب­ پذیری گیاهان از آفات و بیماری­ ها یکی از مشکلات جدی برای کشاورزان می باشد. از جمله روش­ هایی که برای حل این مشکل به کار گرفته می شود می توان به پیشگیری، استفاده از آفت ­کش ­ها ، توجه به علائم ابتدایی بیماری و اقدام مناسب و ... اشاره نمود. با استفاده از تمام این روش­ها، باز هم مزارع دچار آفت­ زدگی و بیماری می­ شوند و کشاورزان برای حل مشکل،  ناچار به استفاده از سموم کشاورزی هستند. اما یکی از صفات مهمی که در گیاهان تراریخته وجود دارد مقاومت بالای آن­ها به بیماری­ ها و آفات است که موجب استفاده کمتر از سموم کشاورزی و علف­ کش ­ها شده  و در نتیجه آلودگی کمتری وارد آب و خاک می ­شود و همچنین راندمان تولید محصول بالا رفته و باقی مانده سموم در محصولات کشاورزی به حداقل می ­رسد.

3- در برخی از نقاط ایران و جهان، شرایطی مانند کم آبی، گرما ، سرمازدگی و بالا بودن مقدار املاح در آب و خاک ، تولید بسیاری از محصولات کشاورزی را تهدید می‌کند. به کمک مهندسی ژنتیک می توان ، ژن­های مقاوم به هر یک از عوامل فوق را از دیگر موجودات گرفته و به گیاهانی مانند برنج، ذرت، گندم، گوجه فرنگی و ... اضافه نمود و گیاهانی با مقاومت بسیار بالا و با عملکرد بهتر پدید آورد.

4- در برخی مواقع، از محصولات تراریخته می­ توان به عنوان داروهای طبیعی هم استفاده کرد. در واقع با استفاده از انتقال ژن می ­توان موجود زنده را وادار به تولید آنتی­بادی­های مخصوص علیه باکتری ­ها و ویروس ­ها کرد و سیستم دفاعی بدن آن ها را در برابر بعضی از بیماری ­ها مقاوم کرد.

 

معایب محصولات تراریخته

1- بیشترین نگرانی در مورد مصرف محصولات تراریخته، اثرگذاری این محصولات بر روی سلامت انسان ­هاست. به هر حال چون تغییراتی در محتوای ژنی این محصولات صورت گرفته این نگرانی وجود دارد که این تغییرات با سلامتی انسان­ها سازگار نباشد و باعث ایجاد حساسیت در آن­ها شود یا در طولانی مدت بر روی ژنوم انسان ­ها نیز تاثیر گذاشته و به نسل بعد منتقل گردد. البته همواره اثرات گیاهان تراریخته بر روی انسان­ ها مورد تحقیق و بررسی است و تا کنون مضرات جدی از این محصولات بر روی انسان گزارش نشده است. اما واقعیت آن است که ترکیبات مهم این گیاهان در مقایسه با گیاهان معمولی و غیرتراریخته زیر ذره بین انواع تحقیقات و آزمایش هاست و اگر ترکیب ناشناخته و نامتعارفی در آن­ها دیده شود، تولید محصول متوقف شده و تا حل موضوع، به آن اجازه تولید نمی‌دهند.

2- فرار ژن از گیاه تراریخته به ارقام دیگر گیاهان مشکل بعدی در این زمینه است. در واقع در اثر گرده ­افشانی گیاهان تراریخته ممکن است ژن­های دستکاری شده وارد گیاهان وحشی شود و این گیاهان را هم به آفت­کش ­ها و سموم کشاورزی مقاوم کند. ایجاد مقاومت در این گونه از گیاهان ممکن است به نسل­ های بعد منتقل شود و باعث ایجاد گونه ­های جدید و غیرمتعارف در مزارع گردد و مبارزه با آن­ها را دچار مشکل کند.

3- بذرهای تراریخته معمولا گران­تر از بذرهای عادی هستند و همه کشاورزان قادر به خریداری این محصول نمی ­باشند . از طرف دیکر بذرهای تولیدی از گیاه تراریخته برای کشت مناسب نیست و محصول سال بعد از کیفیت خوبی برخوردار نیست. بدین ترتیب کشاورز نمی تواند شخصا از گیاهان مزرعه خود بذر تراریخته تولید کند و باید هر سال بذر مورد نیاز خود را از بذرهای تراریخته تولید شده توسط مراکز معتبر خریداری نماید.

4-   ممکن است توسعه علمی و عملی در این مورد ، نتایج مطلوبی به همراه نداشته باشد و ایجاد تغییرات دلخواه در موجودات زنده،  به جوامع بشری، محیط زیست و جانداران دیگر آسیب جدی و جبران ناپذیر وارد کند. البته باید توجه داشت که تاکنون گواه معتبری در تایید این نگرانی  ارائه نشده است. وانگهی این نگرانی در دیگر زمینه­ های علمی هم وجود دارد و علم مهندسی ژنتیک هم از آن مستثنی نیست.

 

منابع

حسن رهنما، راهنمای ارزیابی مخاطرات احتمالی غذاهای حاصل از گیاهان تراریخته، نشر آموزش کشاورزی، 1399

 علی ­اکبر شاه نجات بوشهری، گیاهان تراریخته و کشاورزی جهانی، نشر نقش مهر، 1380

قره ­یاضی، خبرنامه تراریخته ، چهارمین همایش ملی ایمنی زیستی و مهندسی ژنتیک، تهران،  شهریور 1392.

 

 

4 ماه پیش بازدید150

دیدگاه کاربران فیداست

لطفا دیدگاه خود را به اشتراک بگذارید