اصلاح نباتات به زبان ساده

تا به حال فکر کرده ­اید که محصولات کشاورزی از کجا آمده ­اند؟ هزاران یا صدها سال قبل به چه شکلی بوده­ اند؟ محصولات غذایی که امروز به عنوان غذا مصرف می ­کنیم در واقع بسیار متفاوت از اجداد وحشی­شان هستند. در حدود ده سال قبل از میلاد، مردم مواد غذایی خود را از تنوع زیستی طبیعی که آنها را احاطه کرده بود و پس از آن از محصولات کشاورزی به دست می ­آوردند. آنها به تدریج طی روند تکثیر گیاهان، شروع به انتخاب گیاهان مناسب برای پرورش کردند. این امر، در ابتدا ناخواسته انجام می ­شد. اما در نهایت با هدف تولید گیاهان زراعی بهبود یافته و توسعه محصولات غذایی صورت می ­گرفت. در واقع بیش از هزاران سال است که کشاورزان، گیاهان دارای صفات برتر را انتخاب می­ کنند و بنابراین گیاهان زراعی را برای اهداف کشاورزی بهبود می ­بخشند. این صفات مطلوب شامل مقاومت گیاه در برابر بیماری­ها و آفات، دانه­ ها و میوه­ های بزرگ، محتوای تغذیه ­ای ارزشمند، عمر مفید و سازگاری بهتر با شرایط مختلف زیست­ محیطی (مانند مقاومت به خشکی، شوری و…) است.

در چند دهه اخیر، پژوهشگران کوشش کرده­ اند که با استفاده از پیشرفت­ های به دست آمده در دانش اصلاح نباتات، صفات مثبت را درگیاهان تقویت کرده و محصولات بهبود یافته­ ای را تولید کنند. در این راهکار ارزشمند، اصلاح­ کنندگان گیاه، ژن ­ها را بین دو گیاه به منظور تولید گیاه جدیدی که صفات مورد نظر را دارا باشد جا به جا می­ کنند. این امر با انتقال دانه گرده گیاه نر به اندام جنسی گیاه ماده دیگر صورت می ­پذیرد. اما این تلاقی به تبادل ژن بین گونه‌های مشابه یا بسیار نزدیک به هم محدود می­شود و همچنین ممکن است زمان طولانی برای رسیدن به نتایج دلخواه صرف شود. اما دانشمندان چگونه از سد این محدودیت عبور کردند؟

طی قرن­ها، پیشرفت فناوری، امکانات وسیعی را برای تولید غذا در اختیار بشر قرار داده است. فناوری، به شیوه­ های مختلف زندگی ما را آسان­تر و لذت بخش­ تر می­ کند. برای مثال همه ما با چگونگی تغییرات حمل و نقل و کارآمدتر و ایمن­ تر شدن آن در طول زمان آشنا هستیم. کشاورزی نیز با پیشرفت علم و فناوری تغییرات زیادی کرده است که بسیاری از آن ها تولید مواد غذایی را به مراتب کارآمد­تر و ایمن ­تر ساخته­ اند.

مهندسی ژنتیک یکی از این فناوری­ های پیشرفته است که کاربرد آن در کشاورزی طیف گسترده ­ای از امکانات را در اختیار ما قرار داده است تا به نحو مطلوب­تر از زمین­های کشاورزی استفاده کنیم. یک این فناوری نیاز به تخصص­ های ارزشمندی همچون ژنتیک کلاسیک، اصلاح نباتات، زراعت، اکولوژی، فیزیولوژی و گیاهان پزشکی را از بین نمی ­برد اما به دانشمندان امکان شناسایی ژن­های ارزشمند در طبیعت و انتقال آن­ها بین گونه­ های مختلف را می­ دهد. در واقع مهندسی ژنتیک اصلاح‌ گران گیاه را قادر می‌سازد که از توان ژنتیکی سایر گونه­ ها نیز برای تولید ارقام با کیفیت ­تر استفاده کنند. از همین نظر است که گفته می ­شود مهندسی ژنتیک ابزاری موثر در خدمت اصلاح نباتات است.

ارقام گیاهی بهبود یافته­ ای که با استفاده از فناوری مهندسی ژنتیک تولید می­ شوند، «گیاهان تراریخته» یا به غلط علمی ولی پذیرفته شده در متون حقوق، « تغییر شکل یافته ژنتیک» نامیده می شوند. اگرچه باید گفت در واقع همه محصولات کشاورزی از لحاظ ژنتیکی نسبت به اجداد وحشی خود اصلاح شده هستند و در طول دوره­ های زمانی طولانی با مکانیزم­ های «انتخاب» و «پرورش کنترل شده»، تغییر شکل ژنتیکی پیدا کرده ­اند.

می ­توان گفت پیدایش فناوری مهندسی ژنتیک به سال 1994 بر می­ گردد. زمانی که دانشمندان کشف کردند که مواد ژنتیکی را می‌توان بین گونه­ های مختلف انتقال داد (1). اولین گیاه تراریخته، تنباکوی مقاوم به آنتی ­بیوتیک بود که توسط سه گروه پژوهشی مستقل در سال 1983 تولید شد (2-4). پس از آن، در سال 1994، اولین گونه­ های گوجه­ فرنگی تراریخته توسط آژانس غذا و داروی آمریکا (FDA) تصویب شد و به بازار آمریکا راه پیدا کرد.

محصولات تراریخته می­ توانند دارای صفاتی همچون قابلیت بهره ­وری افزایش یافته از مواد مغذی، مقاومت بیشتر در برابر خشکسالی و سیل، مقاومت در برابر حشرات و بیماری­ها باشند. از آنجا که این محصولات دارای عملکرد بالاتر هستند و تولید آنها بدون نیاز به سموم شیمیایی صورت می­ گیرد، کشت آنها علاوه بر اینکه کشاورزان را از امراض بسیار ناشی از سموم شیمیایی دور می ­کند، آنها از پس­ انداز هزینه­ های مربوط به علف ­کش­ ها نیز سود می ­برند و با افزایش بازدهی تولید محصولات، به در آمد قابل ملاحظه ­ای دست پیدا می­ کنند (5). با این وجود، این گیاهان برای مصرف­ کنندگان سودمندی­ های بیشتری دارند. برای مثال می ­توان به حذف باقیمانده سموم -ناشی از سمپاشی­ های مکرر- از روی محصولات زراعی اشاره کرد. از سوی دیگر، تحقیقات امروز در جهان به سمت تولید محصولات تراریخته با ارزش تغذیه ­ای بالاتر و دارای صفات صنعتی پیش رفته است که از میان آنها می ­توان به برنج غنی شده با ویتامین آ و آهن، سیب­ زمینی‌هایی با نشاسته بیشتر، واکسن‌های خوراکی در ذرت و سیب­ زمینی، واریته‌های ذرت که قادر به رشد تحت شرایط خشکی هستند، روغن‌های کلزا و سویای سالم‌تر اشاره کرد.

خدمات مهندسي ژنتيك در کشاورزی، موجب شده است که این فناوری به سريع­ترين فناوري پذيرفته شده توسط بشر تبدیل شود. سطح زير كشت محصولات تراریخته با گذشت 22 سال از توليد تجاري آن ها بيش از صد برابر شده و از 1/7 ميليون هكتار در سال 1996 ميلادي به بيش از 189.8 ميليون هكتار در انتهاي سال 2017 رسيد .

امید است ما نیز با بهره برداری از این فناوری پیشرفته، ضمن رقابت در عرصه جهانی و تامین میزان غذای مورد نیاز کشور، در بلند مدت از وابستگی استراتژیک به منابع خارجی بر حذر باشیم تا در آینده­ای نزدیک با مشکل تامین فراوان و ارزان نهاده­ های غذایی سالم و با کیفیت مواجه نباشیم. تحقق این ضررورت، نیازمند همسویی تمامی شیوه­ های سنتی و مدرن در کشاورزی شامل کشاورزی سنتی به شیوه صحیح، اصلاح نباتات سنتی، کشت ارگانیک و بهره مندی از بیوتکنولوژی کشاورزی و کشت محصولات تراریخته است.

شقایق فکوری (کارشناس ارشد بیوتکولوژی)

منابع:

1. Avery O.T., Macleod C.M. and McCarty M. Studies on the chemical nature of the substance inducing transformation of pneumococcal types: induc- tion of transformation by a deoxyribonucleic acid fraction isolated from pneumococcus type III, J. Exp. Med. 79 (2) (1944) 137–158.
2. Bevan M.W. and Chilton M.D., Multiple transcripts of T-DNA detected in nopaline crown gall tumors, J. Mol. Appl. Genet. 1 (6) (1982) 539–546.
3. Fraley R.T. Liposome-mediated delivery of tobacco mosaic virus RNA into petunia protoplast: improved conditions for liposome-protoplast incubations, Plant Mol. Biol. 2 (1) (1983) 5–14.
4. Herrera-Estrella L Block., M.D., Messens E., Hernalsteens J.P., Mon- tagu M.V., Schell J. Chimeric genes as dominant selectable markers in plant cells, EMBO J. 2 (6) (1983) 987–995.
5. Qaim M. (2010). benefits of genetically modified crops for the poor: household incime, nutrition, and health. New Biotechnology, 27(5).