مقاله کشاورزی و گیاهپزشکی
بانک مقالات کشاورزی و باغبانی و گیاه پزشکی فارسی انگلیسی ترجمه

دانلود ديكشنري كشاورزي مخصوص بابيلون

پشتیبانی سایت

کانال تلگرام




Use of isotope and radiation methods in soil and water management and crop nutriti 

A Introduction

The nucleus of an atom contains two sub-atomic particles, namely protons (p) and neutrons (n). The atom of a given element has a set number of protons and this is termed the atomic number. The number of protons+neutrons is referred to as the mass number. A particular element can have differing numbers of neutrons and therefore have a different mass number.Examples of isotopes with the same atomic number (subscript) but with different mass number  32     33(superscript) are 15 P,15 P,15 P.A nucleus contains protons, which are positively charged so they should repel. The presence of neutrons, however, keeps the protons together and so stabilises the nucleus. Stability depends upon the neutrons:protons (n:p) ratio.For light elements, the number of neutrons greatly exceeds the number of protons for stability. For heavier elements more neutrons than protons are necessary for stability.When the ratio of neutrons to protons is outside a particular number, which varies with each atom, the nucleus becomes unstable and spontaneously emits particles and/or electromagnetic radiation and such a substance is called radioactive. If the ratio of n:p is not outside the "belt of stability" then the isotope does not spontaneously emit particles and is said to be stable ego 15N, 34S, 13C.Three types of particles can be emitted from an unstable nucleus

استفاده از ایزوتوپ ها و روش های پرتو افکنی در مدیریت آب و خاک و مواد مغذی محصولات 

بازببینی تئوری و استفاده از تکنیک های هسته ای

  مقدمه

هسته هر اتم تشکیل شده از دو زیرقسمت اتمی. بنام نوترون n و پروتونp .اتم های یک عنصر معین تشکیل شده از پروتن که به آن به اصطلاح شماره اتمی گفته میشود.

بطور مثال(درزیر) ایزوتوپ ها بایک شماره اتمی هستند اما باشماره جرمی متفاوت.

15311532P   1533P    

پروتن های هسته شامل یک بار مثبت دفع کننده هستند. بهرحال حضور نوترون ها وپروتن ها درکنار هم  هسته سلول را تثبیت میکند. و این پایداری منوط به پروتن ها و نوترون هاهستند.

در عنصرهایی که سبک هستندشمارنوترون ها بسیار بیشتر از پروتن ها برای ثبات هستنددر عناصر سنگینترپروتن بیشتری برای ثبات نیاز است.

زمانیکه نسبت نوترون ها به پروتن ها خارج از تعداد معینی شونددگرگون میکند هسته اتم راو آن متحول میشو و بی ثبات و بطور بی اختیار ساطع میکند تشعشعات ریز و الکترومگنتیک  که به چنین موادی پرتوزا میگویند. اگر نسبت n:p  خارج از نسبت با ثبات نباشد آنوقت ایزوتوپ هاخودبهخود پرتو ساطع نمیکنند و میتوان گفت پایدار میمانند مثل: 15N, 34S, 13C


××××××××××××××××××××××××××××

نوع مقاله : انگلیسی  با ترجمه فارسی

مرتبط با : کشاورزی هسته ای - اصلاح نباتات

عنوان مقاله  :    استفاده از ایزوتوپ ها و روش های پرتو افکنی در مدیریت آب و خاک و مواد مغذی محصولات

Use of isotope and radiation methods in soil and water management and crop nutriti

مرجع مقاله :  ترجمه : سیدمهدی شمس  

سال انتشار: 1390 - 2009

تعداد صفحات : 150 صفحه

دانلود مقاله متن مقاله 119

دانلود ترجمه فارسی (15.000تومان) برای خرید به بخش پرداخت آنلاین مراجعه کنید

Effect of seed priming with ascorbic acid, salicylic acid and hydrogen peroxide on emergence, vigor and antioxidant activities of maize 

 Early sowing of maize crop can contribute to increase maize yield but poor stand establishment at low temperature is the main hindrance in its productivity. Maize, being sensitive to low temperature at germination and early growth stage result into poor seedling establishment at low temperature during early spring planting. Seed priming with ascorbic acid, salicylic acid and hydrogen peroxide may improve seed performance at suboptimal temperature. Maize’s seeds were soaked in 20 and 40 mg L aerated solution of ascorbic acid, salicylic acid and hydrogen peroxide for 24 hand were dried back to its original weight under shade. Primed and non-primed seeds were sown in pot containing sand under net house conditions. Seed priming improves, fastens and synchronize emergence. Different priming strategies increased shoot and root fresh weight and dry weight. Increase in growth characteristics were associated with increase in antioxidants like catalase and peroxidas activities. Thus, it suggests that seed priming with ascorbic acid, salicylic acid and hydrogen peroxide may improve the speed of germination of maize seed and benefit seedling growth at low temperature. It concluded from the present results that early emergence and seedling establishment improved by seed priming with ascorbic acid, salicylic acid and hydrogen peroxide by inducing the antioxidants defense system.

 

تاثیر پوشاندن بذر با اسید آسکوربیک و سالیسیلیک اسید و هیدروژن پراکسید در قدرت جوانه زنی و فعالیت های آنتی اکسیدانی در ذرت

کاشت زود هنگام ذرت میتواند به افزایش محصول کمک کند اما در این حالت پایداری ذرت نسبتا بدلیل دامای پایین کمتر است ذرت به درجه حرارت کم حساس می باشد مخصوصا در مراحل جوانه زنی و رشد اولیه در نتیجه در درجه حرارت های کم استقرار آن کمی با مشکل روبرو میشود در کاشت زود هنگام بهاره آن. پوشاندن بذر با اسید آسکوربیک و سالیسیلیک و پراکسید هیدروژن ممکن است بهبود عملکرد بذر را در دمای کمتر از حد مطلبوب بهبود بخشد. برای بهبود عملکرد بذر آنرا در مقدار 20 و40 میلی گرم اسید سالیسیلیک و آسکوربیک اسید و پراکسید هیدروژن به مدت 24 ساعت خیسانده و خشک شد بذور وزن کشی و سپس در گلدان هایی حاوی شن و ماسه تحت شرایط گلخانه کاشته شدند. پوشش بذر وضعیت بذر را بهبود می بخشد و باعث رشد هماهنگ بذور و افزایش وزن برگ های و ریشه و بطور کلی وزن خشک و تازه آن میشود که با افزایش آنتی اکسیدان هایی مانند کاتالاز و پراکیداز همراه است بنبابراین این نتیجه را از خود نشان دادند که پوشاندن بذر با اسید آسکوربیک و سالیسیلیک و پذاکسید هیدروژن میتواند در بهبود جوانه زنی آن نقش داشته باشد  دیده شده که در اوایل جوانه زنی و استقرار بذار و نهال آن افزود این سه ماده سیستم انتی اکسیدان با اثرالقایی همراه هستند.

 

نوع مقاله : انگلیسی  با ترجمه فارسی

مرتبط با : زراعت علوفه ای - فیزیولوژی - بیوتکنولوژی - ژنتیک - اصلاح نباتات

عنوان مقاله  :    تاثیر پوشاندن بذر با اسید آسکوربیک و سالیسیلیک اسید و هیدروژن پراکسید در قدرت جوانه زنی و فعالیت های آنتی اکسیدانی در ذرت

      Effect of seed priming with ascorbic acid, salicylic acid and hydrogen peroxide on emergence, vigor and antioxidant activities of maize

مرجع مقاله :  ترجمه : سیدمهدی شمس  Biotechnology  African Journal of 

سال انتشار: 1391-2012

تعداد صفحات : 6 صفحه

  

دانلود متن مقاله شماره 118

دانلود ترجمه مقاله شماره 118 ( 5000 تومان) به بخش راهنمای پرداخت مراجعه کنید

 Development of Drought Tolerant Double Haploid Wheat

 

دانلود مقاله شماره ٩ (لاتین)

     

درجه کیفی مقاله  ١ است

 

مناسب جهت ارائه در دروس : تنش خشکی - اصلاح نباتات -  اصلاح خصوصی - ژنتیک -

 

 

  پژوهش های جهانی اصلاح نباتات              National Plant breeding study

 

دانلود متن مقاله شماره ۶

 

 

 


 

 

درجه کیفی مقاله  ۲  است در ۲۵ صفحه

 

این مقاله مناسب برای ارائه در دروس  :  اصلاح نباتات - اصلاح خصوصی - ژنتیک - بیو تکنولوژی - طرح و پروژه  و... میباشد

 

برای دریافت ترجمه مقاله توسط  ایمیل  یا  فایل  یا  پرینت شده  با مدیریت تماس بگیرید

 

هزینه هر صفحه ترجمه  تخصصی ۹۰۰ محاسبه شده

 

 


 

 

  خلاصه               SUMMARY

A survey was conducted to determine the number of science person years (SY) thatwere devoted to plant breeding research and development (R&D) in the United States public and private sectors. Also, via estimates of cost per SY, annual dollar expenditures for plant breeding were estimated. Data were collected on plant breeding R&D activities defined as (a) basic plant breeding research (PBR), (b) genetic enhancement (GE), and cultivar development (CD), and on SY input per crop and crop group The primary findings were:

 

1  The total number of SYs devoted to plant breeding R&D in the United States is

2,241. The distribution of SYs is 1,499 in private companies, 529 in state and

territorial agricultural experiment stations (SAES), 177 in the Agricultural Research

Service of the U.S. Department of Agriculture (ARS/USDA), and 36 in the Plant

Materials Centers/USDA (PMC/USDA).

. Over the 5-year period 1990-94, the net loss of plant breeding SYs in SAES was

estimated to be 12.5 or 2.5 SYs per year. For the same period, private industry was estimated to have a net growth of 160 SYs or 32 SYs per year. Over public and private sectors, 372 SYs were devoted to PBR, 403 SYs to GE, and 1,430 SYs to CD. Proportions of SYs devoted to these 3 R&D activities vary by employment category. In SAES, percentages of SYs devoted to PBR, GE, and CD were 30, 29, and 41, respectively; in ARS/USDA they were 40, 48, and 12, respectively; and in private industry they were 9, 11, and 80, respectively.

4Crop groups with more than 100 SYs were cereal grains with 892, fruit vegetables

with 213, grain legumes with 207, fiber crops with 136, forages with 122, temperate

fruit and nut crops with 105, and oilseed crops with 104.

5. More than 25 SYs are devoted to each of 16 U.S. crops. Field corn led with 545

SYs or 25% of all plant breeding SYs in the United States. Next were soybean with

156 SYs, cotton with 134 SYs, and wheat with 131 SYs. Crops with 50 to 100 plant

breeding SYs are tomato, alfalfa, sorghum, and potato.

6. Private industry emphasizes the breeding of crops that use hybrid cultivars in agricultural production. Of the 16 crops to w1jich private industry devotes 20 or more plant breeding SYs, 6-com, sorghum, sunflower, sweet corn, sugar beet, and muskmelon-with entirely hybrid cultivars account for 654 SYs. Three crops with both hybrid and pure line cultivars-tomato, pepper, and onion-account for 119 breeding SYs in private industry. Six crops with pure line cultivars-cotton, wheat,

soybean, canola, rice, and lettuce-account for 328 SYs.

In contrast, the public sector has 11 crops with 15 or more breeding SYs, and 7 are

dominated by pure line cultivars.

7. Private industry is estimated to spend $338 million on plant breeding R&D annually or 61% of the U.S. annual expenditure whereas the public sector is estimated to spend $213 million or 39%.

 

 http://www.uplod.ir/download.php?file=309723

بقیه متن در ادامه مطلب

 Potato Carboxypeptidase Inhibitor, a T-knot Protein Is an Epidermal Growth Factor Antagonist That Inhibits Tumor Cell Growth

 

 

 

دانلود مقاله شماره  ٣

 

 


 

 

 

 این مقاله مناسب برای ارائه در دروس :

بیوتکنولوژی - اصلاح نباتات - ژنتیک - بیو شیمی گیاهی -  روش کار با پی سی آر  pcr  می باشد

درجه کیفی مقاله ١ است

موضوع مقاله اثرات کربوکسیلاز در رشدتومور و اثرات آنتاگونیسمی ان بر عوامل بازدارنده

برای دریافت متن ترجمه این مقاله  پرینت شده یا فایل و یا ایمیل  با مدیریت تماس بگیرید

هزینه هر صفحه ترجمه ٩٠٠ محاسبه شده

 

 

Gene duplication and transfer events in plant mitochondria genome
ارسال شده توسط سیدمهدی شمس در ساعت ٩:۳٠ ‎ب.ظ

دانلود فایل اصل مقاله

 

 

A B S T RAe T

Gene or genome duplication events increase the amount of genetic material available to increase the genomic, and thereby phenotypic, complexity of organisms during evolution. Gene duplication and trans­fer events have been important to molecular evolution in all three domains of life, and may be the first step in the emergence of new gene functions. Gene transfer events have been proposed as another accel­erator of evolution. The duplicated gene or genome, mainly nuclear, has been the subject of several recent reviews. In addition to the nuclear genome, organisms have organelle genornes, including mitochondrial genome. In this review, we briefly summarize gene duplication and transfer events in the plant mito­chondrial genome.

Mitochondria

Mitochondria are membrane-enclosed organelles that occur in most eukaryotic cells. Mitochondria have inner and outer mem­branes composed of phospholipid bilayers and proteins [1]. Mito­chondria, which have been called "cellular power plants", produce most of the cell's supply of adenosine triphosphate (ATP), which is used as a source of energy. In addition to supplying energy to the cell, mitochondria are involved in a range of pro­cesses, such as signaling, cellular differentiation, and cell death, as well as control of the cell cycle and cell growth [2]. Mitochon­dria are not necessarily inherited solely through the maternal line; they can be inherited from both parents [3].

Mitochondrial genome

The non-Mendelian genetics of extracellular genomes were first reported a century ago. Mitochondria are believed to be the products of endosymbiotic events. Most of the DNA present in eukaryotic organisms is in the cell nucleus, but they also have independent mitochondrial genomes [4-5]. Mitochondrial DNA is maternally inherited in most multicellular organisms. Coding regions in the mitochondrial genome accumulate sequence changes very slowly, but the linear arrangement of genes changes quite quickly [6]. Mito­chondrial DNA has direct repeats spread throughout the genome. More than 1000 complete mitochondrial DNA sequences have been

published for organisms including mammals, protists, ascomycete fungi and plants [7-10].

Gene duplication events as the primary driving force for evolution

Gene duplication and subsequent divergence are important in the evolution of genes by providing genetic material from which novel functions can arise [11-13]. The function of genes after duplication can be categorized as neofunctionalization, subfunc­tionalization. or nonfunctionalization [14]. Careful analysis of duplicated regions shows that the majority of duplicated genes dis­appear during evolution [15]. Some duplicated genes may be lost by accumulation of deleterious mutations (nonfunctionalization). Paralogous genes (newly duplicated genes) that are not silenced may be maintained by subfunctionalization (partitioning ancestral functions, with the duplicated genes performing different aspects of the original gene's function) and/or neofunctionalization (one of the genes acquires a novel function) [14.16-18].

There are several pathways by which genes can duplicate [19-22]. Gene or genome duplication events can involve a single gene, a segment of the genome, a single chromosome or even the whole genome. Genome duplications differ from single gene dupli­cations in that whole chromosomes are simultaneously doubled, and the overall number of genes is thereby increased [19,21.22,24]. It has long been known that new genes frequently emerge through gene and genome duplication. Spontaneous dupli­cation of large chromosomal segments has been demonstrated experimentally in yeast [25-26]. Polyploidy, which results in duplication of the whole gene complement of an organism, is  

widespread in eukaryotes, and is probably one of the main mech­anisms underlying evolutionary divergence [27-28].

The mitochondrion is a nearly autonomous organelle that contains the biochemical machinery necessary to replicate and transcribe its own genome and to synthesize protein. In addition to the nuclear genome, organisms have mitochondrial genomes, most of which undergo intra- and intergenomic recombination and rearrangement [29]. Mitochondrial genomes are simplified relics of the much larger cellular genomes of their cyanobacterial and proteobacterial ancestors [30]. Gene duplication is an impor­tant process in mitochondrial evolution, but duplication of large fragments of mitochondrial genomes is infrequent. Knowledge of the sequences of the mitochondrial genome of a number of organisms has made it possible to conduct comprehensive searches for duplicated genes, enabling informative study of their evolution [31]. The availability of complete mitochondrial and nuclear genome sequences has made it possible to study the extent of gene duplication events and gene transfer events.

Gene duplication events in plant mitochondria

The plant mitochondrial genome is a circular double-stranded DNA molecule that encodes tRNAs, rRNAs, ribosomal proteins, and a portion of the enzymes used in respiration [32-33]. Plant mitochondrial genomes range in size from 200 kb to 2400 kb and are at least 10-100 times larger than animal mitochondrial gen­omes [34-35]. At 208 kb, Brassica hirta is one of the smallest and Cucumis rneio at 2300 kb is the largest known mitochondrial gen­ome in higher plants [6,34,36]. The plant mitochondrial genome has an unusually dynamic structure due to recombination between repeated sequences, which generates a population of molecules of different sizes and molecular configurations. The plant mitochon­drial genome has a very low substitution rate, and its evolution is characterized by frequent structural rearrangements [36-37]. Several descriptive models have been proposed to explain the occurrence of deletion-duplication events in the plant mitochon­drial genome [37-39].

The entire mitochondrial genome of rapeseed (Brassica napus L.), which contains a 2427 bp sequence as a direct repeat, was sequenced by Handa [40]. This sequence includes the first exon, the intron, and part of the second exon of the cox2 gene. Due to duplication, two copies of cox2 genes exist in rapeseed, although these copies diverge from each other 55 bp upstream of the stop codon. One copy (cox2-1) is homologous to other plant mito­chondrial cox2 genes, but the other copy (cox2-2) has an exten­sion that shows no homology to any other sequence examined to date [40].

The cucumber (Cucumis sativus) has some unique attributes that make it a potential model system for mitochondrial transformation of higher plants. Microspores have relatively few, huge mitochon­dria, which have paternal transmission. The cucumber has unique mitochondrial mutations that result in strongly mosaic phenotypes [33]. Lilly and Havey investigated mitochondrial genome expansion within the cucurbits using hybridization to select mitochondrial se­quences present in high copy numbers in cucumber and at low levels in watermelon (Citrullus lanatus). Lilly and Havey sequenced 15 clones to identify sequences repeated throughout the cucumber mitochondrial genome. On the basis of dot-blot hybridizations, se­ven repetitive DNA motifs account for over 13% of the cucumber mitochondrial genome, equaling over 50% of the size of the Arabid­opsis mitochondrial genome. Sequence analysis of136 kb of cucum­ber mitochondrial DNA revealed only 11.2% with significant homology to previously characterized mitochondrial sequences, 2.4% to chloroplast DNA, and 15% to the seven repetitive DNA motifs. The remaining 71.4% of the sequence was unique to the cucumber

mitochondrial genome. These results demonstrate that the ex­panded cucumber mitochondrial genome is due, in part, to extensive duplication of short repetitive sequences, possibly by recombination and/or replication slippage [35].

There are two divergent copies of the chloroplast origin rps13 gene, which encodes ribosomal protein S13, are found in the nu­cleus of the rosids Arabidopsis, Gossypium, and Glycine. One is nucp-rpsI3, which encodes chloroplast-imported RPS13; the other is numit-rpsI3, which encodes mitochondria-imported RPS13 [41]. The function of numit-rpsl3 has been modified after gene duplica­tion, and one could argue that numit-rpsl3 has gained a new func­tion. Subsequently mt-rpsl3 was lost from mitochondrial DNA many times during the evolutionary history ofrosids. Those organ­ellar rps13 genes in rosids provide a distinctive case of gene dupli­cation involving the co-evolution of the nuclear and cytoplasmic genomes [41-42].

Gene transfer events between mitochondrial and nuclear genomes

In addition to the nuclear genome, plants have chloroplast and mitochondrial genomes, all of which undergo intra- and interge­nomic recombination and rearrangement. The nuclear, chloroplast and mitochondrial genomes have been sequenced in some plants, such as Arabidopsis [32,43,44] and rice [9,45,46]. With the comple­tion of those plant genome sequencing projects, it was possible to identify transfer events from the organelles to the nucleus on a whole-genome scale.

It is well known that mitochondria donated many genes to nu­clear chromosomes during evolution. Rujan and Martin compared 3961 Arabidopsis nuclear protein-coding genes with the complete set of proteins from yeast and 17 reference prokaryotic genomes [47]. The degree of conservation in protein sequences in addition to lateral gene transfer between free-living prokaryotes pose sub­stantial challenges to genome phylogenetics.

To date, several genes transferred from the mitochondrial gen­ome to the nuclear genome have been identified in flowering plants. However, the mechanism of gene transfer events is only poorly understood [48]. Gene transfer events between the mito­chondrial genome and the nuclear genome in plants are believed to often occur as single gene transfers through an RNA intermedi­ate. The majority of mitochondria gene transfer events have been reported to range from hundreds to thousands of base pairs [49­51]. The sequence analysis of Arabidopsis thaliana chromosome 2 revealed a mitochondrial-to-nuclear DNA transfer of nearly the en­tire mitochondrial genome into the pericentric region on the short arm. The size of the mitochondrial DNA insert was about 270 kb [52]. However, DNA fiber-based fluorescence in situ hybridization analysis revealed that the mitochondrial DNA insert is about 620 kb, which is near the centromere on chromosome 2 [51].

A promiscuous nuclear sequence containing a mitochondrial DNA fragment was isolated from rice by Kubo and his colleagues [53], who found that the integration ofthe mitochondrial sequence into the nuclear genome was mediated by a DNA fragment, and that the nuclear sequence was transcribed and spliced, but it ap­peared to be a pseudogene. The mitochondrial sequence was inte­grated in an antisense orientation into the pre-existing V-ATPase B pseudogene, which can be transcribed and spliced. They suggested that the DNA transfer event may be a case of unsuccessful gene transfer from mitochondrion to nucleus (Fig. 1).

The rps13 gene, encoding mitochondrial ribosomal protein S13, is normally present in the mitochondrial genome of higher plants, but is lacking from the A. thaliana mitochondrial genome [54-55]. Mollier et al. demonstrated that the nuclear gene encoding the plastid S13 has been partially duplicated in A. thaliana, such that  

the copy has lost the exon encoding the plastid transit peptide and has acquired a sequence capable of encoding a mitochondrial tar­geting sequence. The mitochondrial S13 ribosomal protein has probably been replaced by its homologue from plastids in A. thali­ana. The differences between the S13 gene sequence of the mito­chondrion and the chloroplast suggest that the gene duplication occurred after the Brassicaceae arose but before the divergence of Arabidopsis and Brassica [55].

The complete mitochondrial genome of rice has been se­quenced. Notsu et al. found that 6.3% and 13.4% of the mitochon­drial genome sequence is derived from the plastid and the nuclear genome, respectively [9]. They demonstrated frequent and independent DNA sequence flow among the mitochondrial, plastid and nuclear genomes during the evolution of flowering plants, and this may account for the range of genetic variation ob­served between the mitochondrial genomes of higher plants [9].

Conclusion and perspective

The complete genome sequences, including the mitochondrial and nuclear genomes, of more and more organisms are becoming available, and this can be considered a major step forward toward exploiting the usefulness of mitochondrial genetic engineering technology. Earlier work showed that many gene transfers to the nuclear occurred during mitochondrial evolution, but there is no reliable estimate of the total number of genes that have been transferred.

Gene duplication is a fundamental process in the evolution of eukaryotic genomes. After duplication, one copy of a gene may un­dergo divergence in sequence, expression pattern, and function, and the rate of gene duplication is an important parameter in the study of evolution. During the past decade, the amount of sequence data (primarily DNA sequence data) has increased nearly lOO-fold, and will continue to increase rapidly as the result of immense tech­nical progress in DNA sequencing. Completely sequenced mitochon­drial genomes are a valuable source of data for determining the evolutionary history of the organelle. Many mitochondrial enzy­matic subunits are nuclear-encoded, cytoplasmically translated, and imported into the mitochondria. Gene duplication events in the mitochondrial genome and gene transfer events between the mitochondrial genome and the nuclear genome are important pro­cesses in the evolution ofthe eukaryotic cell.

Uncited reference

Acknowledgments

Authors acknowledge the funding from Project for International Scientific and Technological Cooperation (Shanghai China-Alberta Canada); Shanghai Rising-Star Program (08QH14021); Hi-tech re­search and development program of China (2006AA10Zl17; 2008AA10Z401). We are grateful to Prof. Max Cheng (Department of Plant Sciences, University of Tennessee, USA) for his useful com­ments on the manuscript

 

 

Keywords:

Gene duplication Evolution

 Plant

 Mitochondria

 

 

 

 

 

دریافت متن انگلیسی

ترجمه متن در زیر    

    pcr    The Polymerase Chain Reaction

بسیار دشوار می توان گفت که در بیان تایید و اهمیت پو لیمراز بزرگنمایی صورت میگیرد . PCR  یاواکنش زنجیره ای پلی مرازیک روش آسان و سریع برای ایجاد و تولید کپی های متعدد از تکه های DNA   می باشد و یکی از پیشرفتهای علمی است که می توان از صفت های عالی قدیمی نظیر پیشرفت انقلابی یا موفقیت عظیم را در موردآن بکار برد .

در حالی که اولین بار 10 سال پیش معرفی شد ، در طی حیات کوتاهش PCR  علوم وابسته به حیات را به کلی متحول کرده است . از کاربرد روزانه آن در تشخیص پزشکی گرفته تا چهار چوب نظری در مورد دستگا های منظم ، از دادگا های قانون گذاری تا تحقیقات در زمینه رفتار حیوانات ،PCR ذرات بسیار کوچک ماده ژنتیکی را مورد بررسی و تجزیه قرار می دهد حتی اگر ماده ژنتیکی آسیب دیده باشد می تواند آن را به یک سطح جدید از دقت و اعتماد رساند.

PCR مهمترین فناوری علمی جدید است که در صد سال گذشته با آن مواجه شده ایم طبق گفته مارک آر هوگز که نایب رئیس مرکز ملی تحقیقات ژنوم انسانی در سازمان ملی سلامت (یا به عبارت بهتر پروژه ژنوم انسانی ) این امر صحیح می باشد. و علم مشخص کرده است از آنجا که این روش  آسا نترین و ارزانترین  روش شناخته شده برای دو برابرکردن DNA در مقایسه با روشها ی پیشین است ،PCR  بر تحقیقات ژنتیکی مسلط شده است و آن را در دسترس زیست شناسان قرار داده است حتی در اختیار زیست شناسانی که هیچ آموزشی در زمینه زیست مولکولی نداشته اند .

PCR چیست ؟

حقیقت علمی اساسی که موجب می شود PCR این چنین مفید باشد به این صورت است : ماده ژنتیکی هر موجود زنده نظیر گیاهان یا حیوانات – باکتری ها یا ویروسها – دارای زنجیره ای از ساختار نوکلئو تیدی (معمولا DNA  و گاهی RNA ) هستند که به صورت بی نظیر و منحصر به فردی تنها در گونه های مخصوص خو دشان یافت می شوند . بنابراین ، موجودات زنده پیچیده نظیر انسان ، دارای زنجیره هایی از DNA هستند که به صورت بی نظیر و منحصر به فردی در افراد خاص مشاهده می شود. این گوناگونی های بی نظیر این امکان را فراهم می آورند تا ماده ژنتیکی را بامراجعه به موجود زنده پیگیری کردو حداقل به دقت ، گونه موجود زنده را که ماده ژنتیکی از آن گرفته شده شناسایی کنیم  و اینکه بدانیم از کدامین عضو مخصوص آن موجود زنده گرفته شده است. چنین بررسی نیازمند این است که مقدار کافی DNA برای تحقیق و تجزیه موجود باشد در این موقع PCR  مطرح میشود . PCR  عملکرد طبیعی آنزیم ها را بطور چشمگیری افزایش میدهد که این عمل پولیمراس نامیده میشود. این آنزیمها در تمامی موجودات زنده وجود دارند و کارشان کپی کردن  مواد ژنتیکی و (همچنین تصحیح و درست کردن این کپی ها ) می باشد. PCR  گاهی با نام فتوکپی مولکولی نامیده میشود و می تواند هر گونه خاص از DNA یا RNA رامشخص ، تجزیه و سنتز کند. PCR گاهی بر روی مخلوطهای بسیار پیچیده نیز کار میکند تا به جستجو، شناسایی و دوبرابر کردن قسمت کوچکی از ماده ژنتیکی خون، مو یا نمونه بافتی ، از میکروبها ، حیوانات ، یا گیاهان که حتی گاهی بیشتر آنها هزاران یا میلیونها سال قدمت دارند ، بپردازند.  

مراحل PCR چنان آسان هستند که حداقل برای زیست شناسان مولکولی که کری مولیس مخترع آن است این سوال پیش می آید که چرا من در این مورد فکر نکرده بودم؟ در میان جوایزعلمی بیشماری که مولیس برای تفکر بسیار شگفت انگیز خود که در حین رانندگی زیر نور مهتاب در سال 1983 به ذهنش خطور کرده بود،دوتای آنها خیلی مشهور بودند. یکی جایزه ژاپن و دیگری جایزه نوبل که هر دو در سال 1993 به او اعطا شده بودند .  

PCRنیازمند یک مولکول نمونه است – یعنی DNA یاRNAای که می خواهید از آن کپی بگیرید و همچنین دو مولکول اولیه که بتوان مراحل کپی کردن را باآنها شروع کرد. مولکولهای اولیه زنجیره های کوتاه چهار ترکیب شیمیایی مختلف هستند که شاخه های مختلف مواد ژنتیکی را تشکیل میدهند. این چهار نوع ترکیب نظیرآجر یا

DNA به خودی خود نوکلئوتید نامیده میشود. تحت بسیاری از شرایط DNA دو شاخه میشود و شامل دو زنجیره نوکلئوتیدی است که بدور هم می پیچند و شکل مشهور مارپیچ دوگانه را بخود می گیرند. مولکولهای اولیه تک شاخه هستند . آنها شامل یک رشته از هسته ها هستند که با نظم خاصی قرار گرفته اند و تحت شرایط مناسب به شکل زنجیره ای از هسته های مکمل خاصی به هم می چسبند و به شکل تکه ای از DNAیا RNAتک شاخه  در می آیند.

برای PCR،مولکولهای اولیه باید یک کپی از زنجیره های نوکلئو تیدی در هر دو طرف قطعه DNAدر اندازه در نظر گرفته شده باید باشند این بدان معنی است که ترتیب دقیق نوکلئو تیدهای اولیه قبلا باید شناخته شده باشند. این زنجیره های یک پهلو را می توان در آزمایشگاه ایجاد کرد یا آنها را از منابع تجاری خریداری کرد.

سه مرحله اصلی در PCRوجود دارد. ابتدا ، ماده ژنتیکی هدف باید از حالت طبیعی خارج شود، این بدان معنی است که شاخه های مارپیچش از هم باز و جدا شوند این کار توسط گرما دادن در دمای 90تا 95 درجه سانتیگراد صورت میگیرد. مرحله بعدی هیبرید کردن یا سرد کردن آهسته است که مولکولها را به صورت مکملهای بنیادی  DNA- تک شاخه در آوریم. مرحله سوم ترکیب کردن DNAتوسط روش پلیمراس می باشد. اگر از مولکولهای اولیه شروع کنیم ، پلیمراس می تواند شاخه نمونه را تشخیص داده و به سرعت آن را با نوکلئوتیدهای مکمل  تطبیق دهد. نتیجه دو شاخه مارپیچی جدید به جای تک شاخه اولیه بود. هر شاخه شامل یکی از شاخه های اولیه به علاوه شاخه مکمل است که با آن جفت شده است .

تمام چیزهایی که PCRبرای تجهیز شدن نیاز دارد، لوله واکنش ، معرف شیمیایی ، و منبع گرماست . ولی هر کدام از این سه مرحله دمای مطلوب خود را می خواهد . به همین دلیل در حال حاضر کنترل دماهای مختلف توسط ماشین وبه صورت اتو ماتیک ( خودکار) صورت می گیرد.

اگرDNA – ی بیشتری می خواهید، فقط مراحل مختلف را تکرار کنید و با از حالت طبیعی درآوردن DNA- ای که قبلا ایجاد کرده اید این کار را انجام دهید. هر بار که این کار را انجام دهید مقدار DNAدو برابر می شود . با گردش گرمای سریع و سرد کردن کنترل شده به صورت خودکار طبیعت به کمک دانشمندان ، مولکولهای اولیه ، پولیمراس ، نوکلئوتیدها و معرف شیمیایی را فراهم میکند هر دوره گردش 1 تا 3 دقیقه طول می کشد بنابراین با تکرار کردن مراحل تنها به مدت 45 دقیقه میلیونها کپی از رشته های مخصوص DNAرا تولید می کند. زمانی که مولکولهای اولیه مشخص شده و به دست می آیند، PCRمی تواند کاری را که در عرض یک سال انجام می شد در عرض یک هفته انجام دهد البته ممکن است بعضی مشکلات فنی در رابطه با PCRبوجود آید. مهمترین این مشکلات فاسد شدن نمونه با ماده ژنتیکی خارجی است که می تواند کپی های متعددی از DNAهای نا متناسب تولید کند. نتیجه اغلب غیر قابل استفاده است ولی گاهی منجر به نتایج نادرست میشود. آزمایشگاهها اغلب در مورد معرفی تصادفی حتی تعداد معدودی از مولکولهای آلوده ، بخصوص DNAهای توسعه یافته از مشاهدات و آزمایش های قبلی بسیار محتاطانه عمل می کنند. جلوگیری از آلودگی وفساد مهمترین مشکل در کاربردهای انسانی است. نظیر استفاده از دارو یا قانون ، که زندگی افراد واقعا در گرو تعادل و موازنه است .

-PCRای که به صورت سریع خودکار شده است برای افزایش خارق العاده در استفاده از آن در علوم حیاتی بسیار کلیدی است و راه حل کلیدی برای به حرکت درآوردن مراحل مختلف پلیمراس {تک} است. تک یک اسم مستعار برای ترموس آکاتیکوس است . که یک نوع باکتری است که خوشبختانه در محیطهایی که برای موجودات زنده دیگر مرگبار است به حیات خود ادامه می دهد و تولید مثل می کند نظیر چشمه های داغ . به همین دلیل است که پلیمراس موجود زنده در نوسانات سریع دمای PCRفعال شده بدون تغییر باقی می ماند . برخلاف سایر پلیمراسها ، آنزیمی که از{تک} استخراج میشود و اکنون در مقادیر تجاری توسط باکتریهاییکه به روشهای ژنتیکی تولید می شوند به دست می آیند در مقادیر بالای دما ثابت می ماند . میکروبیولوژیستها (زیست شناسان مولکولی) که این اجزای زنده را دهها سال پیش کشف کردند ، و چندین سال صرف فیزیولوژی و بیوشیمی آنها کردند، هیچ راهی برای درک اینکه این باکتریها تا چه حد برای سلامت انسانها حیاتی هستند نداشتند و اینکه تا چه حد در اقتصاد تاثیرگذار هستند معلوم نبود .

PCRچگونه مورد استفاده قرار می گیرد ؟

سلامتی انسان و پروژه ژنوم انسانی

به زودی PCRتبدیل به وسیله ای ضروری برای بهبود سلامتی انسان ها و حیات آنها شد . تحقیقات پزشکی و داروهای کلینیکی به طور عمده از PCRدر دو ناحیه سود می برند  : جستجوی اجزای بیمار عفونی و جستجوی تحول و دگرگونی در ژنها ، بخصوص ژنهای انسانی زیرا که PCRمی تواند مقادیر بسیار ریز غیر قابل تصوری

از DNAرا گسترش دهد ، و حتی این کار را توسط یک سلول انجام می دهد ، پزشکان و محققین می توانند یک اسپرم تنها را مورد آ زمایش قرار دهند یا منابع گمراه کننده یک عفونت مرموز راپیگیری کنند . این بررسیها که مبتنی بر PCRهستند همانند سایر روشها قابل اطمینان شناخته شده اند و حتی در بیشتر موارد سریعتر و ارزانتر از این روشها هستند .

این روش بخصوص برای جستجوی عوامل بیماری که کشت آنها مشکل یا غیرممکن است ، مفید می باشد . این عوامل ممکن است انواع مختلف باکتری ، قارچ ، و ویروس می باشند چرا که این روش می تواند مقادیر تجزیه پذیری از ماده ژنتیکی موجود زنده را برای شناسایی تولید کند ، به عنوان مثال ، این روش می تواند زودتر از تست استاندار ELISAویروس ایدز را در هفته های نخست عفونت تشخیص دهد .

PCRبلافاصله به دنبال DNAمخصوص ویروس می گردد . این کار درست برخلاف روشی است که در تست استاندارد بکار می رود یعنی تست استاندارد به جای جستجوی مستقیم DNA ویروس به دنبال شواهد غیر مستقیم آن ویروس که با جستجوی آنتی بادیهاییکه در بدن برعلیه آن ساخته می شوند ، می گردد .

روش PCRهمچنین بسیار دقیق تر از روش تست استاندارد است . به عنوان مثال در یکی از اتفاقات ناگوار دوران کودکی که عفونت گوش میانی است و ورم شامه مخاطی متوسط نامیده می شود و بسیار دردناک ، جدی و سرسخت است تغییرات جدی بوجود می آید . این تکنیک به دنبال DNA- ی باکتریایی در مایع گوش میانی کودک می گردد و خبر از عفونت فعال می دهد حتی زمانیکه روشهای کشت در جستجوی آن ناتوان باشند . در بیماری عفونی ، التهاب دردناک مفصلی که از طریق گاز کنه و انتقال باکتری ایجاد می شود ؛ معمولا بر اساس گروهی از علائم شناسایی می شوند . ولی PCRبر روی DNA- ی عامل بیماری که در مایع مفصلی وجود دارد متمرکز می شود و باعث بهبودی سریع شده و از پیچیدگیهای  جدی بعدی بیماری جلوگیری می کند .

PCRیک روش حساس و ویژه برای تست هلیکوباکترپیلوری است ، یک عامل بیماری که امروزه به عنوان عامل اصلی زخم معده شناخته شده است . برخلاف تستهای قبلی ، PCR می تواند سه عامل بیماری راکه از طریق جنسی توسط یک مجرا منتقل می شوند نظیر ( تب خال ، زگیل های ویروسی و کلامیدیا )شناسایی کند و حتی می تواند شاخه خاصی از زگیل ویروسی راکه منجر به سرطان میشود تشخیص دهد که سایر تستها قادر به شناسایی آنها نیستند .

بطور خلاصه ، اگر یک اختلال توسط عضو عفونی ایجاد شود ، بطور اساسی PCR می تواند عامل بیماری را بیرون براند . بیشتر از 60 مقاله PCRبرای تشخیص پاتوژنها  تا امروز منتشر شده است و حداقل 10 محصول کلینیکی برای شناسایی عوامل مجازی بیماری در بیماریهایی مانند سل ، کلامیدیا ، مننژیت های ویروسی ، ایدز و زگیلهای ویروسی قابل استفاده هستند . از آنجا که PCRمی تواند به آسانی تغییرات کوچک در DNA را که هر یک از ما داریم و از لحاظ ژنتیکی مارا منحصر به فرد میکند شناسایی کند این روش منجر به ایجاد روشهای نوین در آزمایشهای ژنتیک شده است . این تستها نه تنها افرادی که اختلا لات ارثی دارند را شناسایی میکنند بلکه افرادی که ناقل گونه های زیان آور که با نام دگرگونی شناخته میشوند و میتوانند به فرزندان آنها انتقال یابند را نیز شناسایی میکند . معمولا خود این افراد ناقل توسط ژنهای دگرگون شده مبتلا نمی شوند ولی این ژنها منجر به بیماری در نسلهای بعدی آنها میشوند .

انتظار می رود که تحقیقات منجر به تستهای پیشگویانه شوند : روشهایی برای فهم اینکه چه کسی مستعد اختلا لات رایجی است که به طور معمول ما آنها را ژنتیکی محسوب نمی کنیم مانند بیماریهای قلبی و سرطانهایی که در بزرگسالی به دلیل تغییر در سلولهای بدن بوجود می آیند . این دانش به ما کمک خواهد کرد که قدمهایی را برای جلوگیری از این بیماریها که از عوامل اصلی  مرگ و میر در دنیای امروز است ، برداریم . با تجزیه PCR در سلولهایی که در مدفوع پراکنده شده اند ، به عنوان مثال ، پزشکان قادر شده اند که تغییرات زیان آور در مسیر معده و روده نظیر دگرگونی در ژنهایی که بدن را در مقابل ایجاد تومورها و ورمها محافظت می کنند شناسائی کنند . این امر می تواند به آنها کمک کند تا داوطلبانی را که احتمال خطر سرطان کلون بالایی دارند را به راحتی انتخاب کنند . محققان همچنین سلولهای مستعد ناقل بیماری در دوره بیماری افراد بیماری که تومورها اخیرا در آنهاتشخیص داده شده بودند را شناسایی کردند .

PCR می تواند آرامش خاطر بزرگی باشد برای کسانی که تلاش برای بچه دار شدن دارند ، به عنوان مثال می توان به پدر و مادرهای آینده که نگران هستند این اطمینان را داد که هیچ خطری در مورد به دنیا آمدن فرزندی که مبتلا به بیماری ژنتیکی خاصی است آنها را تهدید نمی کند . این روش حتی زندگی نوزادان را قبل از اینکه دنیا بیایند نجات میدهد .

پزشکان ازاین شیوه برای آزمایش DNA – ی جنین جهت شناسایی اینکه گروههای خونی مادر و جنین ناسازگار هستند یا نه استفاده می کنند . این روش اغلب منجر به ناتوانی جسمی و حتی مرگ جنین میشود ولی به برکت PCR میتوان به صورت موفقیت آمیزی در رحم توسط پیشرفتهای پزشکی این مشکلات رابرطرف کرد .

این مراحل یک روش مستقیم هست برای تشخیص آشفتگی میان دگرگونی های مختلف میان یک ژن ، که هر کدام منجر به یک اختلال مثل سوء تغذیه ماهیچه ای دوشن میشوند . همچنین این مراحل به پزشکان کمک میکنند تا وجود یا عدم وجود مشخصات غیر عادی را در سرطانهای مخصوص تشخیص دهند ، بنابراین آنها می توانند درمانهای دارویی واصلا حات رادیولوژیکی  را هر چه زودتر که ممکن است شروع کنند یا قطع کنند . و این روش سازگاری ژنتیکی  چشمگیری را بین پیوند مغز استخوان فرد دهنده و گیرنده تضمین می کند .

PCR حتی می تواند در تشخیص بیماریهای گذشته افراد به کار گرفته شود . نائب رئیس پیشین و کاندیدای ریاست جمهوری هابرت اچ . هامفری در سال 1967آزمایشهائی را برای سرطان مثانه انجام داد .  اگر چه تستها منفی بودند ولی او در سال  1978 براثر بیماری درگذشت . در سال 1994 ، محققان نمونه بافتی را که آنها در سال 1976 از مثانه سرطانی او گرفته بودند با نمونه ادراری او در سال 1967 مقایسه کردند به کمک گسترش PCR مقادیر کوچک DNA در نمونه برداری 27 ساله آنها دگرگونیهای یکسانی در ژن P53 پیدا کردند که در متوقف کردن تومورها در هر دو نمونه یکسان هستند . طبق گفته محققین اگر آزمایش هامفری در سال 1967 توسط تکنیکهای زیست مولکولی بررسی میشدند  می توانستند رشد سرطانی را آشکار کنند ولی این روشها آنچنانکه امروز شناخته شده اند در آن زمان شناخته شده نبودند .

ژنتیک پزشکی تاریخی توسط  PCR حتی به زمانهای خیلی دور بر میگردد . بعد از اینکه شیمیدان انگلیسی کورنگ جان دالتون در سال 1844 در گذشت مقداری بافت از چشمهای او نگهداری شد . دالتون خواستار یک بررسی پس از مرگ شده بود تا دلیل اینکه چرا رنگ قرمز را با سبز و صورتی را با آبی اشتباه می گرفت . یک آزمایش جدید که از DNA آن بافت گرفته شده توسط PCR به دقت پرورش داده شد و نشان داد که دالتون ژن مخصوص که برای ساختن سه ماده رنگی لازم برای دید رنگی عادی لازم بود نداشت . بیشتر تستهای جدیدژنتیکی نتیجه پروژه ژنوم انسانی هستندکه یک تلاش بزرگ بین المللی برای شناسایی و مطالعه ژنهای انسانی هستند . دانشمندان انتظار دارند که پروژه ژنوم انسانی تا قبل از پایان ترم به زودی تمام شود . نسبت به هدف اصلی تعیین شده برای دستیابی به هدف نهایی اش ، این پروژه بسیار سریع حرکت میکند  که تمام DNA ها را در سلولهای انسانی نمونه به صورت زنجیره در می آورد  زنجیره به معنی مشخص کردن ترتیب چهار نوکلئوتید مختلف هستند که هر رشته از DNA را ایجاد میکنند .

به صورت رشته ای درآمدن DNA تغییرات حیاتی رادر نوکلئوتیدهایی که ژنها را تشکیل می دهند ، ایجاد میکنند . این تغییرات با وادار کردن ژنها به تولید پروتیین های غیر عادی منجر به بیماری و حتی مرگ میشود . به رشته در آمدن DNA ها ابتدا شامل جدا کردن و دو برابر کردن اجزای DNA برای بررسی های نوکلئوتیدی می باشد . بنابراین PCR  یک وسیله ضروری برای پروژه ژنوم انسانی است چرا که به آسانی و به سرعت می تواند مقادیر نامحدودی از هر تکه از DNA را برای این نوع تحقیق تولید کند .

بقیه در ادامه مطلب

بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک
ارسال شده توسط سیدمهدی شمس در ساعت ٧:٥٧ ‎ق.ظ

                        توجه کنید حروف درج نشده حرف ف میباشد

 

اشاره: بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک دانش جدیدی است که نخستین دستاوردهای آن در هاله ای از بیم و امید ارزیابی می شود. در طول تاریخ بسیاری از پدیده های علمی در مرحله آغازین با تردید و مقاومت شدید روبه رو بوده اند صدها نمونه از وقایع تلخ و شیرینی که بر این اساس رقم خورده، قابل شمارش است، اما کمتر دانشی به اندازه مهندسی ژنتیک با ساختار اصلی و قانونمند سامانه هستی درگیر شده است. در این مرحله بشر بر آن است که با بهره گیری از دانش خود همچنان بر کاستی ها غلبه کند اما بسیاری از این کاستی ها در قوانین پیچیده و شگفت انگیز جهان هستی طبق قانون انتخاب طبیعی پذیرفته شده اند. بنابراین ورود به حوزه حساس و قوانین بسیار ظریف و اثرگذار طبیعت، با واکنش های آمیخته به بیم و امید همراه است. مقاله حاضر در دفاع از دستاوردهای بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک نگاشته شده است.

اختصاص قریب به ۶۰ میلیون هکتار از اراضی زراعی جهان به کشت گیاهان تراریخته (حاصل از مهندسی ژنتیک) در سال ۲۰۰۲ که تولید، مصرف و رهاسازی میلیاردها تن موجودات زنده دست ورزی شده را به دنبال داشته است برای آگاهان و تحلیلگران تردیدی را بر جای نمی گذارد که این فناوری همچنان راه خود را برای سیطره بر جهان کشاورزی ادامه خواهد داد. اگرچه پیشرٿت های ناشی از مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی تحسین برانگیز و غیرقابل انکار است، اما صدای منتقدین و احتیاط پیشگان را نیز باید شنید. این مقاله در تلاش است تا ضمن معرٿی اجمالی دستاوردهای مهندسی ژنتیک در کشاورزی و ٿواید آن، دیدگاه های مخالٿین این ٿناوری را نیز بیان کرده و ضمن تجزیه و تحلیل آنها به معرٿی گروه های مخالٿ و انگیزه های مخالٿت آنها، نگرانی ها و ملاحظات اظهار شده توسط معتقدین و منتقدین مهندسی ژنتیک بپردازد. به طور کلی مهندسی ژنتیک دارای دو دسته مخالٿ است، «مخالٿین مطلع و منطقی» و «مخالٿین ناآگاه و...». نگرانی های ابراز شده نیز از این دو دسته خارج نیستند. نگرانی های ابراز شده توسط گروه های مخالٿ منطقی را می توان در ملاحظات زیست محیطی، ملاحظات مربوط به سلامتی انسان، دام و کشاورزی و ملاحظات اقتصادی و عمومی خلاصه نمود.
دهه اخیر شاهد تحولاتی اعجاب آور و تحسین برانگیز در زمینه تولید ٿرآورده های حاصل از مهندسی ژنتیک و تکنولوژی زیستی بوده است. چنانکه پیش بینی می شد، در آغاز هزاره سوم میلادی نیز بر سرعت تحولات در این زمینه اٿزوده شده است. تحولاتی که به همراه ٿناوری ارتباطات سرنوشت اقتصادی و حتی اجتماعی و بعضاً سیاسی برخی از مناطق جهان را تحت تأثیر قرار خواهد داد. مهندسی ژنتیک و دست ورزی گیاهان زراعی و تولید گیاهان با مقاومت مطلق در مقابل آٿات و امراض نباتی و بی نیاز از کاربرد سموم خطرناک تحولی را در کشاورزی ایجاد کرده است که تنها با «انقلاب سبز» قابل مقایسه است. در عرض کمتر از ۷ سال سطح زیر کشت گیاهان تراریخته(Transgenic) ۳۵ برابر اٿزایش یاٿته و سطحی بالغ بر ۷/۵۸ میلیون هکتار از اراضی جهان را به خود اختصاص داد.
این مساحت برابر ۵/۲ برابر مساحت انگلستان یا ۵ درصد کل مساحت چین را تشکیل می دهد. امروزه ۶ میلیون نٿر از کشاورزان در ۱۶ کشور مختلٿ به کشت و کار گیاهان تراریخته مشغول هستند و تبادل جهانی این گیاهان از مرز ۵ میلیارد دلار در سال ۱۹۹۹ گذشته است (حسینی و قره یاضی، ۱۳۷۸)... در پزشکی نیز تولید ٿرآورده های حاصل از بیوتکنولوژی مانند انسولین با منشای انسانی، کیتهای تشخیصی و ژن درمانی امیدهای تازه ای را ایجاد کرده است. همسانه سازی (کلون کردن) گوسٿند مشهور به دالی، تعیین ترتیب دی ای آی ژنوم کامل برنج، ایجاد دو واریته گندم مقاوم به شوری در آمریکا، تولید پلاستیک زیست تخریب پذیر و استٿاده از پالاینده های میکروبی برای حٿاظت از محیط زیست تعدادی از دستاوردهای بیوتکنولوژی مدرن هستند.
مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی از ابتدا مخالٿت هایی را به ویژه در اروپا برانگیخت. این مخالٿت ها با توسعه روزاٿزون سطح زیر کشت گیاهان تراریخته و تبادل یکسویه آنها (از آمریکا و کانادا به سایر کشورها) ابعاد وسیع تری پیدا کرد. اما علیرغم این کشورهای در حال توسعه نیز از کشت و کار این قبیل گیاهان عقب نمانده اند و در حال حاضر بیش از ۲۷ درصد از اراضی زیر کشت گیاهان تراریخته در ۹ کشور در حال توسعه قرار دارد. هندوستان به عنوان بزرگترین تولید کننده پنبه دنیا برای اولین مرتبه در سال۲۰۰۲ پنبه مقاوم به آٿت حاوی ژن بی تی را به صورت تجاری در اختیار کشاورزان قرار داد. در سال جاری هندوراس و کلمبیا برای اولین بار به جمع تولید کنندگان محصولات تراریخته (GMO) پیوستند. اگرچه گیاهان تراریخته در ۱۶ کشور جهان کشت می شود ولی هنوز هم بیش از ۹۹ درصد محصولات تراریخته در انحصار ۴ کشور آمریکا (۶۶ درصد)، آرژانتین، (۲۳ درصد)، کانادا (۶ درصد)، چین (۴ درصد) قرار دارد. بیش از نیمی از سویای جهان و ۱۲ درصد از کلزای جهان تراریخته است. بیش از نیمی از سطح زیر کشت پنبه در چین به پنبه تراریخته مقاوم به کرم قوزه اختصاص دارد. با همه رشدی که کشت و کار گیاهان تراریخته داشته است، تنوع آنها بسیار محدود بوده و بیش از۹۹ درصد آن را سویا، ذرت، پنبه و کلزا تشکیل می دهد. بیشتر این قبیل گیاهان تراریخته دارای ژن های کنترل کننده مقاومت به آفات و علف کش ها هستند. اما به راستی با این اقبال زارعین و کشورهای مختلف از این فناوری انگیزه مخالفت چیست؟ انگیزه مخالٿین از گروه های مختلف متفاوت است و مورد بحث قرار می گیرد.

ٿواید مهندسی ژنتیک گیاهان زراعی

مهندسی ژنتیک امکان ایجاد واریته ها و گیاهانی را ٿراهم می کند که دارای صٿاتی هستند که دسترسی به آنها از روش های معمول غیرممکن است. برای مثال با دست ورزی ژنتیک برنج طارم مولایی که نه تنها به کرم ساقه خوار برنج بلکه به کلیه آٿات پروانه ای و برخی بیماری های قارچی مانند شیت بلایت مقاوم شده است.
صٿت مقاومت مطلق به کرم ساقه خوار و بیماری شیت بلایت در هیچ یک از ۱۲۰۰۰۰ نمونه برنج نگهداری شده در مؤسسه بین المللی تحقیقات برنج مشاهده نشده است. با توجه به عدم دسترسی به ارقام مقاوم نمی توان از روشهای سنتی اصلاح نباتات برای ایجاد چنین صٿات مهمی استٿاده کرد. مناٿع اقتصادی و زیست محیطی این قبیل واریته های زراعی بی نیاز از توضیح است. کاهش مصرٿ سموم، کاهش هزینه های تولید، اٿزایش عملکرد، محیط زیست سالمتر برای انسان، دام و آبزیان و به ویژه انطباق کامل این ٿناوری با روشهای مبارزه تلٿیقی از معدود مزایای کاربرد گیاهان تراریخته مقاوم به آٿات و بیماری است.
در یک جمعبندی کلی این گونه نتیجه گیری شده است که بهره گیری از روش های مهندسی ژنتیک منجر به تولید محصولات مقاوم در برابر آٿات باارزش غذایی بالاتر می شود، انعطاٿ بیشتری در عملیات زراعی به وجود می آورد و به دلیل کاهش مصرٿ سموم دٿع آٿات نباتی برای محیط زیست جهان مٿید خواهد بود.
سلامت انسان و دام
به طور کلی سؤالاتی که در این زمینه وجود دارند به شرح زیر هستند: آیا گیاهان تراریخته و یا محصولات تولید شده از طریق مهندسی ژنتیک از نظر خوراکی «سالم» محسوب می شوند؟ و آیا به دلیل دستکاری های ژنتیکی نوعی سمیت با تغییر کیٿیت در آنها ایجاد نمی شود که موجب ناراحتی و مسمومیت در انسان و یا دام بشود؟ آیا پروتئین یا مواد جدیدی که در اثر دستکاری های ژنتیک در گیاهان تراریخته به وجود می آیند موجب ایجاد حساسیت (آلرژی) در برخی اٿراد نمی شوند؟ آیا ژن های ایجاد کننده مقاومت نسبت به
آنتی بیوتیکها که در مسیر تولید گیاهان تراریخته به کار گرٿته شده اند و اکنون همراه با ژن(های) مطلوب در گیاهان تراریخته باقی مانده اند موجب توسعه و گسترش این گونه مقاومتها به عوامل بیماری زا مانند میکروب های بیماری زای انسانی و غیره نمی گردند و آیا در آن صورت بشر امکان استٿاده از داروهای آنتی بیوتیک علیه این عوامل بیماری زایی را از دست نخواهد داد؟

کابوس تولد ابرگیاهان

* به نظر مواٿقان محصولات تغییر ژنتیک یاٿته با تولید غذای بیشتر از زمین کمتر، نیاز به تعرض به اراضی کم استعدادتر و تخریب بیشتر محیط زیست کاهش خواهد یاٿت
* مخالٿان نگران آنند که تغییر ژنتیک موجب برآمدن ابرگیاهان هرز و بحران های جدی برای محیط زیست زمین شود

سلامت محیط زیست

طرٿداران محیط زیست نیز نگرانی هایی را در استٿاده از گیاهان تراریخته و رهاسازی GMO در محیط دارند که عبارتنداز:
- امکان انتقال اٿقی ژن هایی که به گیاهان زراعی منتقل شده اند به گونه های مجاور که از علٿ های هرز محسوب می شوند و در نتیجه امکان برخورداری بهتر از محیط برای رشد و اٿزایش قدرت تهاجمی آنها را ٿراهم می کند.
- اٿزایش مقاومت در موجودات هدٿ یا حساسیت در موجوداتی که هدٿ برنامه اصلاحی و انتقال ژن نیستند.
- اٿزایش استٿاده از مواد شیمیایی (مانند سموم علٿ کش) در کشاورزی.
- تظاهر غیرقابل پیش بینی (یا پیش بینی نشده) ژن های منتقل شده و یا پایداری و تظاهر ژن های منتقل شده.
اگرچه بحث در مورد هر یک از ملاحظات ٿوق مقوله ای است مستقل و ٿرصتی کاٿی می طلبد از حوصله این نوشتار کوتاه خارج است ولی برای مثال یکی از این ملاحظات را مورد بررسی بیشتری قرار می دهیم.
برخی از مدعیان طرٿداری از محیط زیست معتقدند که با ایجاد و معرٿی واریته های مقاوم به علٿ کش مانند نوعی سویا تمایل کشاورزان به استٿاده بی محابا از علٿ کش و در نتیجه مصرٿ آن اٿزایش جدی می یابد که به نوبه خود موجب آلودگی بیشتر محیط زیست خواهد شد. در پاسخ این دسته از طرٿداران محیط زیست می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- براساس آمار منتشره توسط مرکز ملی سیاستگذاری
غذا و کشاورزی در آمریکا از سال ۱۹۹۶ تا ۱۹۹۹ مصرٿ علٿ کش در سویا از میانگین ۲/۱ پوند در هرایکر به ۰۷/۱ پوند در هرایکر کاهش یاٿته است که در نتیجه معرٿی و کشت انبوه و گسترده سویای تراریخته مقاوم به رانداپ بوده است. طی این سالها بیش از نیمی از سطح زیر کشت در آمریکا (به عنوان بزرگترین تولید کننده سویا در جهان) به سویای تراریخته مقاوم به علٿ کش اختصاص داشته است. در نتیجه در سال ۱۹۹۹ در آمریکا تعداد ۱۹ میلیون سمپاشی کمتر از سال ۱۹۹۶ در سویا صورت گرٿته و ۲۱۶ میلیون دلار از این بابت صرٿه جویی شده است. بنابراین، اصل این ادعا که گیاه تراریخته مقاوم به علٿ کش موجب اٿزایش این نوع سموم خواهد شد، بی پایه است.
- در مهندسی گیاهان برای مقاومت به علٿ کش، به طور طبیعی و منطقی گیاهان به علٿ کش هایی مقاوم می شوند که براساس مطالعات و گزارشها از کم خطرترین، سالم ترین ومحیط زیست دوستانه ترین نوع علٿ کش های زیست تخریب پذیر باشند. در نتیجه، علاوه بر کاهش مصرٿ علٿ کش (چنانچه ذکر شد)، جایگزینی علٿ کش های کم زیان تر با علٿ کش های پر زیان تر از مناٿع زیست محیطی استٿاده از این قبیل محصولات خواهد بود.
- با وجود کاهش مصرٿ علٿ کش، با توجه به مقاومت ذاتی ایجاد شده در گیاه زراعی و امکان استٿاده از علٿ کش در مزرعه در مؤثرترین زمان مورد نیاز از نظر کنترل علٿ هرز، محصول و عملکرد در واحد سطح اٿزایش یاٿته و با تولید غذای بیشتر از زمین کمتر، نیاز به تعرض به اراضی کم استعداد تر و تخریب بیشتر محیط زیست کاهش خواهد یاٿت. با مثالی که در مورد ٿقط یکی از ملاحظات زیست محیطی ارائه شد می توان تصور کرد که در مورد سایر ملاحظات نیز پاسخ های تٿصیلی مبتنی بر دانش و تجربه وجود دارد.
کشاورزی
برخی از
متخصصین کشاورزی نیز نگرانیهایی دارند و ملاحظاتی را در باب رهاسازی گیاهان زراعی تراریخته عنوان می کنند که موارد زیر از جمله آنهاست:
- ایجاد علٿ های هرز جدید یا «ابر علٿ هرزها» در اثر انتقال اٿقی ژن از گیاهان تراریخته به علٿ های هرز هم خانواده با آن گیاه زراعی.
- تغییر ارزش غذایی گیاه از مطمع نظر آٿات و بیماریها و احتمال تغییر به نحوی که موجب جلب بیشتر آٿات و امراض نباتی به سمت گیاه تراریخته گردد.
- کاهش واریته های زراعی به دلیل استقبال بیشتر زارعین تراریخته که در نتیجه منتهی به از دست رٿتن تنوع در واریته های زراعی می شود.
ملاحظات عمومی
علاوه بر متخصصین علوم مختلٿ، مردم عادی و برخی از جراید و سیاستمداران و رهبران مذهبی نیز نگرانی هایی را در مورد کاربرد گیاهان تراریخته و رهاسازی آنها دارند که موارد زیر نمونه هایی از آنهاست:
- مهمترین جنبه نگرانی عوام عدم آشنایی با روش، اهداٿ و نتایج مهندسی ژنتیک و روش های انتقال ژن در گیاهان تراریخته است. به طور طبیعی هر چیز ناشناخته ای نگرانی ها و سؤال هایی را برای آنان به دنبال خواهد داشت.
برخی معتقدند که با ورود گیاهان تراریخته به بازار، نرخ تولیدات کشاورزی اٿزایش چشمگیری خواهد داشت.
- عده ای معتقدند که شرکت های بزرگ ٿراملیتی و یا غربی انحصار ٿناوری مهندسی ژنتیک محصولات کشاورزی و مناٿع عاید از آن را در اختیار دارند و این قبیل محصولات تنها برای کشورهای پیشرٿته ساخته شده اند و اگرچه این محصولات بالقوه می توانند برای کشورهای در حال توسعه نیز سودمندباشند ولی دسترسی به آن مشکل و بلکه غیرممکن است.
- بعضی بر این باورند که آزمایشهای مزرعه ای با هدٿ دیگری غیر از هدٿ تخمین ریسک طراحی و اجرا می شوند و ممکن است ریسک های پیش گٿته را دربرداشته باشند.
- برخی از رهبران مذهبی در غرب و مردم عادی به جنبه های اخلاقی نظر دارند.
- برخی از سیاستمداران و مردم خواهان برچسب زنی بر روی ٿرآورده های حاصل از مهندسی ژنتیک هستند. آنها می گویند این حق طبیعی اٿراد است که بدانند چه می خورند به عبارت دیگر آنها می گویند انتخاب حق بشر است و با عدم برچسب زنی نباید حق انتخاب ٿرآورده های غذایی «طبیعی» از ٿرآوره های موسوم به (GMO) را از آنها سلب کرد.
مقررات زیست ایمنی
برآیند تعامل گروههای مخالٿ از یک طرٿ و محققین و دانشمندان بیوتکنولوژیست، مهندسین ژنتیک و زیست شناسان از طرٿ دیگر قوانینی بود که ضمن ایجاد امکان بهره برداری از «ٿواید اثبات شده» مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی ریسک آثار سوء احتمالی مرتبط بر این ٿناوری را کاهش دهند. این قوانین که از دهه ۱۹۸۰ در کشورهای پیشرٿته تدوین و به مرحله اجرا درآمد و به تدریج در برخی از کشورهای جهان سوم مانند هندوستان، ٿیلیپین و مصر نیز تهیه و تدوین گردید. قوانین زیست ایمنی یا (Biosafety) نامیده شد. با توجه به آغاز تبادل ٿرآورده های حاصل از بیوتکنولوژی به ویژه محصولات کشاورزی تراریخته در آخرین دهه از هزاره دوم میلادی توجه سیاستمداران نیز به این موضوع جلب و مباحث مطروحه در بین دانشمندان و محققین در بین سیاستمداران و نمایندگان دول و در مجامع بین المللی بحث و بررسی گذاشته شد. ماده ۸ معاهده بین المللی تنوع زیستی متعاهدین را مکلٿ می نماید تا روش هایی را ایجاد نمایند که ریسک خطرات ناشی از کاربرد و رهاسازی مواد غذایی دستکاری شده ژنتیکی به دست آمده از بیوتکنولوژی را که دارای خطرات احتمالی برای محیط زیست بوده و بر پایداری و حٿاظت از تنوع زیستی و سلامت انسان تأثیر می گذارند، مدیریت، نظارت و کنترل نمایند. در نهایت در تاریخ ۹ بهمن ماه ۱۳۷۸ (۲۹ ژانویه۲۰۰۰) پس از ۷ دور مذاکرات مطول بین المللی در چارچوب اجلاس ٿوق العاده کنٿرانس متعاهدین کنوانسیون تنوع زیستی معاهده ایمنی زیستی در مونترال کانادا به تصویب رسید. این مواٿقتنامه بین المللی که از آن پس تحت عنوان پروتکل کارتاهنا نامیده شد تا امروز به امضای ۱۲۱ کشور جهان رسیده و در مجالس قانون گذاری
۵۸ کشور جهان به تصویب رسیده است. جمهوری اسلامی ایران نیز یکی از امضاکنندگان این معاهده می باشد.

-