کتاب راهنمای روش های عملی کشت بافت گیاهی

این کتاب به منظور فراهم آوردن اطلاعات پایه و آزمایشگاهی مورد نیاز برای کشت بافت گیاهی و ریز ازدیادی گیاهان تهیه و ارائه شده است. در ابتدا توضیح مختصری در مورد کشت بافت گیاهی و اهداف آن آورده شده و سپس به سازماندهی فضای داخلی آزمایشگاه کشت بافت، تجهیزات آزمایشگاه کشت بافت، تهیه محیط های کشت گیاهی و مراحل ریز ازدیادی به عنوان ارکان اصلی موفقیت در کشت بافت پرداخته شده است.

پیشگفتار : طبق گزارش سازمان فائو، برای تامین غذای جمعیت ۹ میلیارد نفری جهان در سال ۲۰۵۰، تولید باید دو برابر میزان کنونی باشد و برای رسیدن به این هدف باید بر موانعی مانند محدودیت زمین های کشاورزی، کمبود آب و قیمت بالای انرژی غلبه کرد. از این رو رقابت بر سر زمین های کشاورزی و منابع آب، قیمت بالای انرژی و تغییرات آب و هوایی همگی نشان می دهد که باید با منابع کمتر، غذای بیشتری برای مردم سرتاسر جهان تولید شود.

به عقیده متخصصان علوم کشاورزی یکی از راهکارهای مفید که می تواند در تعدیل مشکل تامین غذا و حفظ سلامت محیط زیست کمک نماید، تکثیر انبوه گیاهان از طریق کشت بافت و مهندسی کردن آنها از طریق فناوری های زیستی است. تکنیک کشت بافت امکاناتی را برای تکثیر گیاهان فراهم می آورد که از طریق روش های سنتی قابل دسترس نیستند. لذا بکارگیری این فناوری در کشاورزی می تواند با هدف بهره وری بیشتر از منابع موجود، کشاورزی پایدار، سلامت محیط زیست و در جهت کمک به روش های سنتی موثر واقع شود.

بر این اساس و با توجه به نقش کشاورزی دانش بنیان در توسعه پایدار، این کتاب به منظور فراهم آوردن اطلاعات پایه و آزمایشگاهی مورد نیاز برای کشت بافت و ریز ازدیادی گیاهان تهیه و ارائه شده است. در ابتدا توضیح مختصری در مورد کشت بافت گیاهی و اهداف آن آورده شده و سپس به سازماندهی فضای داخلی آزمایشگاه کشت بافت، تجهیزات آزمایشگاه کشت بافت، تهیه محیط های کشت گیاهی و مراحل ریز ازدیادی به عنوان ارکان اصلی موفقیت در کشت بافت پرداخته شده است.

امید است این کتاب در جهت شناخت و توسعه تکنیک کشت بافت گیاهی در زمینه های آموزشی، پژوهشی و تجاری مفید واقع گردد.

کشت بافت گیاهی چیست؟

تعریف کشت بافت

کشت بافت تکثیر غیر جنسی گیاهان، در شرایط آزمایشگاهی در محیط غذایی مناسب و تحت شرایط استریل، شامل کشت پروتوپلاست، کشت سلول، کشت بافت، و کشت اندام می باشد.

این تکنیک بر پایه سه ویژگی گیاهان استوار است. این ویژگی ها شامل:

Totiopotency : به معنی قابلیت و توانایی ذاتی یک سلول برای تبدیل به یک گیاه کامل در شرایط مناسب است. اگرچه هر سلول دارای خاصیت توتی پوتنسی است، اما این خاصیت در گیاه بروز نمی کند. علت آن میان کنش بین سلول هاست که در هر جاندار پر سلولی حالت خودمختاری سلول ها، حذف یا مهار شده تا هماهنگی لازم برای تشکیل بافت ها، اندامها، رفتار زیستی و فیزیولوژی و کار موجود زنده برقرار شود. سلول ها از طریق پلاسمودسماتا سیگنال هایی از جمله یونها و mRNA به سلول های مجاور می فرستند و به این ترتیب اعمال یکدیگر را کنترل و از خودمختاری جلوگیری می شود. توتی پوتنسی در واقع فرآیند تمایز است و هورمون ها در این فرآیند بیش از سایر عوامل نقش بازی می کنند.

Dediffrentiation : یعنی ظرفیت سلول های بالغ برای برگشت به حالت مریستمی در کشت بافت و سلول اغلب سلول ها تمایز یافته هستند و این سلول ها به تدریج آثار تمایز را از دست می دهند و به صورت سلول های شبه مریستمی برمی گردند. البته این بافت ها ابتدا به مریستم پسین و سپس ادامه تحولات آنها را تا حد مریستم های نخستین یا اولیه تغییر می دهد. هورمون ها، ویتامین ها و مواد غذایی موجود در محیط کشت موجب تحریک پدیده برگشت از تمایز سلول می شود. برگشت از تمایز به عوامل مختلفی بستگی دارد. هر چه سلول ها تمایزیافته تر باشند، برگشت از تمایز در آنها مشکل تر است. از جمله این سلول ها می توان به سلول های آوندهای چوب و آبکش، فیبرها و سلول های کلانشیمی اشاره کرد. سلول های پارانشیمی، سلول های همراه و سلول های لوله های شیرابه ای به راحتی به حالت مریستمی برمی گردند.

سلول های جوان حاصل از کامبیوم ها که به عنوان سلول مادر چوب آبکش هستند به راحتی از تمایز برمی گردند. برگشت از تمایز در قسمت های جوان به راحتی صورت می گیرد و با افزایش سن برگشت از تمایز مشکل تر می شود.

Competency : شامل قابلیت ذاتی یک سلول یا بافت مشخص برای رشد در مسیر ویژه و مشخص است. مثلا سلول هایی قادر به تولید جنین هستند که از نظر مورفوژنتیکی قابلیت جنین زایی را داشته باشند.

مختصری بر تاریخچه کشت بافت

پایه و اساس کشت بافت گیاهی با تئوری (Totiopotency) شوان واشلیدن در سال ۱۸۳۸ شروع شد. سپس اولین تلاش توسط هابرلنت آلمانی در سال ۱۹۰۲ برای کشت سلول گیاهی صورت گرفت. کشت جنین گیاه خانواده توسط هانینگ در سال ۱۹۰۴ و جوانه زنی درون شیشه ای بذور ارکیده و بررسی کشت درون شیشه ای قسمت نوک ریشه از فعالییت های مهم سالهای ۱۹۲۴-۱۹۲۲ این زمینه بودند. اولین موفقیت در تولید گیاه از کشت بافت در سال ۱۹۳۹ حاصل شد.

کشف کینتین در سال ۱۹۵۵ توسط میلر و همکارانش، به عنوان یک هورمون تقسیم سلولی باعث ایجاد پیشرفت های زیادی در این زمینه شد. پس از آن تنظیم هورمونی محیط برای رسیدن به اندام زایی به وسیله تغییر دادن نسبت اکسین به سیتوکینین در سال ۱۹۵۷ توسط محققین دیگری گزارش شد. در سال ۱۹۶۲ محیط کشت غذایی معروف MS معرفی شد. تولید کالوس هاپلویید از دانه گرده گیاه ژنکگو در سال ۱۹۵۳ و دستیابی به اولین گیاهان هاپلوئید از دانه گرده داتوره در سال ۱۹۶۴ اتفاق افتاده است. اولین هیبرید بین گونه ای از امتزاج پروتوپلاست در دو گونه توتون توسط کارلسون در سال ۱۹۷۲ از تحقیقات دیگر در این شاخه علمی بوده اند. شروع دستیابی به تکنولوژی مهندسی ژنتیک برای تولید گیاهان نو ترکیب به سال ۱۹۷۴ به تحقیقات رین هارد برمی گردد و دستیابی به تکنولوژی DNA نو ترکیب و تولید گیاهان تراریخت در طول دهه ۱۹۸۰ و تاکنون ادامه داشته است.

فهرست مطالب کتاب راهنمای روش های عملی کشت بافت گیاهی :