دانلود پاورپوینت آشنایی با مبانی مهندسی ژنتیک در گیاهان زراعی و تولید محصولات تراریخته

مهندسی ژنتیک در گیاهان زراعی، یک ابزار قدرتمند برای افزایش بازده و بهبود کیفی محصولات کشاورزی است. این فناوری با دستکاری مستقیم ژن‌ها، صفات مطلوبی را به گیاه می‌بخشد که در روش‌های سنتی اصلاح نباتات امکان‌پذیر نیست. نتیجه این اقدامات، تولید گونه‌های جدیدی از گیاهان است که اصطلاحاً به آن‌ها محصولات تراریخته (Transgenic) یا دستکاری‌شده ژنتیکی (GMO) گفته می‌شود.

مهندسی ژنتیک گیاهی بر پایه توانایی دانشمندان در جداسازی، تغییر و انتقال ژن‌های هدف به درون سلول‌های گیاهی بنا شده است. این فرایند پیچیده معمولاً با شناسایی ژن هدف که مسئول یک صفت خاص و مطلوب (مانند مقاومت به خشکی یا آفات) است، آغاز می‌شود. پس از شناسایی، ژن با استفاده از ابزارهای مولکولی از موجود اهداکننده جدا می‌شود. در گام بعد، این ژن جداشده باید در یک حامل DNA به نام سازه بیانی (Expression Cassette) قرار گیرد. این سازه علاوه بر ژن هدف، شامل عناصر کنترلی حیاتی مانند پروموتر (Promoter) است که نقش “روشن و خاموش” کردن ژن را در زمان و بافت مناسب گیاه دارد و نیز ترمیناتور (Terminator) که سیگنال پایان رونویسی را صادر می‌کند. روش‌های مختلفی برای انتقال ژن (Gene Transfer) به سلول‌های گیاهی وجود دارد که مهم‌ترین آن‌ها استفاده از باکتری آگروباکتریوم تومفاسینس (Agrobacterium tumefaciens) و روش تفنگ ژنی (Gene Gun) است. آگروباکتریوم یک باکتری خاکزی است که به طور طبیعی می‌تواند بخشی از DNA خود را به نام T-DNA به درون ژنوم گیاه میزبان منتقل کند؛ مهندسان ژنتیک از این قابلیت طبیعی برای حمل ژن‌های هدف به سلول‌های گیاهی بهره می‌برند.

پس از اینکه ژن خارجی با موفقیت به درون سلول‌های گیاهی منتقل شد، مرحله بسیار حساس و حیاتی بعدی، بازسازی و تولید یک گیاه کامل و بارور از این سلول‌های اصلاح‌شده است. این مرحله بر پایه تکنیک‌های کشت بافت گیاهی (Plant Tissue Culture) انجام می‌شود. سلول‌هایی که ژن جدید را دریافت کرده‌اند، در محیط‌های کشت آزمایشگاهی و استریل قرار داده می‌شوند. این محیط‌های کشت حاوی ترکیبات مغذی و تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی (هورمون‌ها) هستند که می‌توانند سلول‌ها را تحریک به تقسیم و تشکیل توده‌ای از سلول‌های تمایزنیافته به نام کالوس (Callus) کنند. یکی از مهم‌ترین بخش‌های این مرحله، گزینش (Selection) سلول‌های موفق است. برای این منظور، سازه بیانی علاوه بر ژن هدف، حاوی یک ژن نشانگر قابل انتخاب (Selectable Marker Gene) است که به سلول‌های حاوی ژن جدید قابلیت مقاومت در برابر یک آنتی‌بیوتیک یا علف‌کش خاص را می‌دهد. با قرار دادن کالوس‌ها در محیطی حاوی این ماده انتخابی، فقط سلول‌های تراریخته زنده می‌مانند و سایر سلول‌ها از بین می‌روند. در نهایت، با تغییر نسبت هورمون‌ها در محیط کشت، کالوس‌های انتخابی ترغیب به تشکیل شاخساره‌ها و ریشه‌ها می‌شوند تا در نهایت یک گیاهچه تراریخته کامل تولید شود که حاوی ژن جدید در تمام سلول‌های خود است.