به نام خدا ازدیاد گیاه ازطریق کشت بافت ارائه دهنده: ربابه ابراهیمی استاد مربوطه: دکتر ناصری

مقدمه درگیاهان روشهای ازدیاد مختلفی بسته به هدف مطالعه مورد استفاده قرار می گیرد. به طور کلی دانهال برای ایجاد گونه های گیاهی استفاده می شود. در بسیاری از موارد تولید خصوصیات ویژه گیاهی که از نقطه نظر باغبانی مهم هستند، مثل رنگ گل رز، شکل، اندازه و بافت میوه ها مد نظر هستند.

تعدادی از کولتیوارها مثل گلها و گیاهان یکساله زمانیکه از بذر رشد می یابند ثابت اند برای اینکه جفت کروموزم هایشان نسبتا ژنهای یکسانی دارند.(هموزیگوس) با جمع آوری انواع گیاهان از محل های مختلف قبل از گلدهی، زمانیکه از طریق بذرتکثیر می شوند،خصوصیات مطلوب لاین حفظ می شود. بسیاری دیگر از گیاهان به ویژه چند ساله ها جفت کروموزوم های متفاوتی دارند (هتروزیگوس) ودانهال های رشد یافته از آنها خصوصیات مطلوب باغبانی را تولید نمی کنند.

درچنین مواردی برای ازدیاد لازم است از طریق روشهای غیر جنسی یا رویشی برای نگهداری خصوصیات مطلوب در گیاهان اقدام کرد. یک مشکل اصلی در همه روشهای ازدیاد رویشی این است که اگر گیاه آلوده به ویروس باشد ویروس می تواند انتقال یابد. مشکل دیگر، تعداد کمی از گیاهان دختری در طول یک سال بوجود می آیند.

کشت بافت کشت بافت که اغلب ریز ازدیادی نامیده می شود، یک نوع از ازدیاد غیر جنسی است که یک تکه خیلی کوچک از بافت گیاه (نوک شاخه، قطعه برگ وحتی یک سلول منفرد) قطع می شود و در محیط استریل (لوله آزمایش، پتری دیش، ظروف کشت) قرار داده و کشت می شود. محیط کشت شامل ژل آگار و ترکیبات آماده مثل مواد غذایی، قندها، ویتامین ها و هورمونها است که موجب رشد بخشهای گیاه و تولید گیاهچه های جدید می شود.

Explants can be pieces of  any part of the plant (leaves, stems, flowers, etc or even individual isolated cells

A mass of callus tissue is formed that is just starting to make new plantlets

New plantlets (shoots with leaves) are forming.

If the conditions are right a small "forest" of plants will develop in the tissue culture container.

Some of the small plantlets can be removed and transferred to new tissue culture containers.  These will produce more shoots and fill the container.

. When the small plant clones are removed from the culture containers, they must be transplanted into some type of acclimation container or  kept under a mist system until the acclimate to the ambient environment .

                                              After acclimation, the young plants can be transplanted and grown in pots in a greenhouse to produce new plants.

کشت بافت از نقطه نظر باغبانی بیشتر مطالعات کشت بافت درگیر سرعت بخشیدن به ازدیاد کلونی گیاهان است که عاری از بیماری و ویروسهای مضر هستند. محققان محاسبه کردند که تولید هزار گیاه در یک سال از یک ریز نمونه گیاهی بوسیله بازکشت (sub (culturامکان پذیر است. تولید گونه های گیاهی عاری از ویروس از طریق کشت بافت امکان پذیر است اما همه گیاهان به دست آمده از کشت بافت عاری از بیماری نیستند.

انواع کشت بافت ●کشت کالوس به عنوان اولین قدم در بسیاری از آزمایشات کشت بافت القای کالوس از ریز نمونه ضروری است. زمانی که بافت گیاه آسیب می بیند، بافتی که روی محل زخم رشد می کند کالوس نام دارد. همه سلولهای ریز نمونه در تشکیل کالوس دخالت نمی کنند. بعضی از انواع مشخص سلولهای کالوس با اندام های

کشت کالوس باززایی شده رقابت می کنند. در سال 1939 Nobecourt و Gautheret در فرانسه وWhite در امریکا مستقلا کشت نامحدود بافت کالوس گیاهی را در یک محیط کشت مصنوعی گزار ش کردند. سطح تنظیم کننده های رشد گیاهی (اکسین، سیتوکینین،جیبرلین و اتیلن) فاکتور مهمی است که تشکیل کالوس در محیط کشت را کنترل می کند. شرایط کشت از جمله درجه حرارت، محیط کشت جامد

کشت کالوس در مقابل نیمه جامد ونور نیز در تشکیل کالوس و نمو آن مهم است. کشت های کالوس را می توان سالهای زیادی نگه داشت. کشت های کالوس برای مطالعه ایزولاسیون پروتوپلاست،نوع سلول، گزینش سلولی، جنین زایی سوماتیکی، اندام زایی و تولید فراوردهای ثانویه استفاده می شود. متاسفانه کشت کالوس ناپایداراست ودرطی تقسیم سلولی تمایل برای افزایش تعداد کروموزم هادرسلولهاوجود دارد

Each “callus” is a cluster of cells that start differentiating as they grow in a special medium .

Plantlets growing in special medium

Plantlet growing in soil.

Final step: transplanting

جوانه زنی بذر بذور ارکیده به طور عادی قادر به جوانه زدن نیستند. زیرا آنها محتوی مواد غذایی ذخیره کمی هستند.آنها توسطKnudson در سال 1922 در محیط کشت مغذی تحت شرایط استریل کاشته شدند. این تکنیک یک اثر مهمی در تولید ارکیده داشت اما به خاطر هتروزیگوتی، دانهال های مختلف بوجود آمد ورشدها باعث ایجاد رنگها و شکل های مختلف گردید.

کشت جنین در این تکنیک جنین های ناقص و نابالغ بذور می توانند تحت شرایط استریل مشابه با بذور ارکیده بعد از جدا شدن جنین از بذر جوانه بزنند. این تکنیک بذوری را که به طور طبیعی نیازمند یک دوره از ماه یا حتی سال برای جوانه زنی هستند را قادر به جوانه زنی می کند (مثل نخل روغنی) و همچنین به نمو آن سرعت می بخشد.

کشت دانه گرده این روش باعث ایجاد گیاهان هاپلوئید می شود دانشمندان باتیمار گیاهان با محلول کلشی سین باعث دو برابر شدن کروموزم ها و تولید گیاهان دیپلوئید هموزیگوت می شوند. گیاهان هاپلوئید به دلیل اینکه تنها یک دسته کروموزم دارند و درنتیجه حتی موتاسیونهای مغلوب در آنها تظاهر فنوتیپی ندارد اهمیت دارند. یکی از مهمترین دلایل استفاده از تکنیک های درون شیشه ای برای تولید گیاهان هاپلوئید، صرفه جویی در مدت زمان جهت تولید وآزاد سازی ارقام جدید می باشد.

کشت دانه گرده گیاهان حاصل از کشت دانه گرده را می توان از نظر خصوصیات مطلوب گزینش نمود و بدون اینکه نیازی به 5-3 نسل برای هموزیگوس کردن آنها لازم باشد، آنها را به عنوان والدین هیبرید استفاده کرد. عوامل متعددی در موفقیت کشت دانه گرده موثرند: وضعیت فیزیکی گیاه و ژنوتیپ از فاکتور های مهم هستند. معمولا بساک گلهایی که زودتر از همه تشکیل می شود به

کشت دانه گرده کشت بساک پاسخ بیشتری می دهد. گیاهان حاصل از کشت دانه گرده دارای مزایای چندی می باشند. مثلا خلوص بالا و ثبات توارثی و تطابق خوب بین ژنوتیپ و فنوتیپ.

کشت نوک شاخه این تکنیک عبارت از برش دقیق نوک مریستم به همراه اولین یا دومین پریموردیای برگی در نوک شاخه است.پریموردیای بزرگتر و در حال توسعه نقطه رویشی را پوشیده و حمایت می کند و اغلب مانع رسیدن آلودگی های خارجی به نقطه رویشی می شوند. بنابراین نوک شاخه را می توان با دقت به محیط مغذی استریل شده انتقال داد که در این صورت ادامه رشد بدون هیچ آلودگی قارچی و باکتریایی ممکن است.

کشت نوک شاخه طول نوک مریستم بعلاوه دو پریموردیوم برگی ممکن است فقط در حدود1/0 میلی متر باشد اما محققین زیادی از نوک شاخه بزرگتر به طول حدود mm 10- 5 استفاده می کنند. پیشرفت زیاد زمانی حاصل شد که Morel وMartin (1952) نشان دادند که بدست آوردن گل کوکب عاری از ویروس از طریق کشت نوک شاخه ممکن است. Walkey( 1968) نشان داد که حتی اگر ویروس در نوک شاخه وجود داشته باشد از طریق کشت نوک شاخه حذف می شود.

کشت نوک شاخه در تلاش برای تولید گیاهان عاری از پاتوژن خاص مثل ویروس رشد فعالانه نوک شاخه باید استفاده شود و با کاربرد GA3، کود دادن وآبیاری و... ممکن است رشد زیاد شود. تیمارگرمایی گیاه مادری (درحال رشد دردمای °C40-35 از چند ساعت تا چند سال ) برای تفکیک بافت های گیاهی آلوده شده و آلوده نشده فرصت بهتری می دهد.

کشت نوک شاخه گیاهان عاری از ویروس چند صد برابر محصول بیشتری نسبت به گیاهان آلوده به ویروس در کلونهای یکسان تولید می کنند. تخمین زده شده است که ملیونها گیاه توت فرنگی در یک سال از گیاه مادری کم به وسیله تکنیک های کشت بافت می تواند تولید شود. تخمین زده شده است که تولید حدود 3000-1 پایه سیب در 8 ماه تنها از mm 8-5 ریز نمونه نوک شاخه امکان پذیر است.

پیوند نوک شاخه یک روش تولید کلونهای عاری از ویروس در مرکبات است که شامل ریز پیوندی نوک شاخه عاری از ویروس روی پایه گیاهی در حال رشد عاری از پاتوژن در کشت استریل است. در این راه مشکل دوره صغیری دانهال نوسلار حذف شده است. این تکنیک برای گیاهان چوبی که توانایی ریشه دهی را ندارند مفید است.

دیگر استفاده های کشت بافت همچنین روشهای کشت بافت برای انجام تعدادی از تلاقی های بین گونه ای و بین جنسی بکار رفته است. ممکن است هیبریداسیون بین گونه ای و تکثیر نتاج آنها از طریق غیر جنسی فرم های مفیدی ایجاد نماید این امر در گیاهان زینتی و درختان میوه یا سبزیجاتی مثل سیب زمینی انجام گرفته است. در تلاقی بین گونه ای، جنین در مراحل اولیه سقط می شود. لذا با استفاده از روش نجات جنین می توان جنین های هیبریدرا به شرایط مصنوعی انتقال دادوگیاهچه های

دیگر استفاده های کشت بافت هیبرید را بازیافت کرد. برای مثال در تلاقی Lycopersicon esculentum x Lycopersicon peruvianum سقط جنین اتفاق می افتد که این مانع را می توان با استفاده از کشت جنین برطرف کرد. اخیرا توماس و پرات نشان دادند که این دورگ گیری را می توان با استفاده از گیاهان باززایی شده از کشت کالوس جنین تسهیل کرد. متاسفانه این روش نجات جنین برای تعدادی از تلاقی های بین گونه ای موفقیت آمیزنبوده است دراین گونه از

دیگر استفاده های کشت بافت موارد دانشمندان سعی کرده اند که از طریق امتزاج پروتوپلاست های دو گونه متفاوت از لحاظ ژنتیکی اقدام به تولید کولتیوار جدید نمایند. در دهه 1960دانشمندان سعی کردند که هیبریداسیون سوماتیکی را بین سیب زمینی و گوجه فرنگی انجام دهند.در این زمینه نیزبه موفقیت هایی دست یافتند و گیاهان حاصل را topatoes نامیدند. استفاده از روشهای درون شیشه ای و ترانسفورماسیون ژنتیکی دستاورد های جدیدی را برای اصلاح ارزش غذایی محصولات گیاهی فراهم کرده است.

دیگر استفاده های کشت بافت پیشرفت های اخیر در کشت بافت ما را قادر ساخته است که گیاهان کامل را از پروتوپلاستهای ایزوله و دانه گرده به دست آوریم. موفقیت در این دو امرپیش نیازی برای دستورزی موفقیت آمیز انتقال ژن های بیگانه به گیاه مورد نظر می باشد. تکنولوژی DNA نوترکیب شامل استفاده از سیستم های مختلف اتتقال ژن می باشد که گیاهان ترانس ژنیک به وسیله وادار کردن مواد ژنتیکی بیگانه از طریق Electroporation، بمباران ذره ای، تیمارPEG (پلی اتیلن

دیگر استفاده های کشت بافت گلیکول) و آلوده سازی با آگروباکتریوم تولید شده است.گیاهان ترانس ژنیک بارور، باززایی شده وتظاهر ژنهای شیمر و نتاج آنها مطالعه شده است. همچنین توسعه برای دستیابی به تولیدات ثانویه در کشت بافت های گیاهی وجود دارد و استفاده تجاری از این امکانات امید وار کننده است به هر حال تعداد زیادی از گزارشات بیان کننده این است که هر سال رنج وسیعی از گیاهان از طریق تکنیک های کشت بافت تکثیر می یابند.

دیگر استفاده های کشت بافت این تکنیک ها ممکن است در آینده برای پرورش دهندگان که درگیرتسریع ازدیاد گیاهان عاری از ویروس خاص یا پاتوژن هستند با ارزش باشد.

با تشکر