جهش ژنتیکی در گیاهان

جهش ژنتیکی در گیاهان

جهش ژنتیکی همواره در طبیعت رخ می دهد و در گیاهان منبعی برای تنوع است، این تنوع سبب می شود تا گیاهان با ویژگی های جدیدی بوجود بیایند، ویژگی هایی که قبلا در خانواده آن ها وجود نداشته است.

اگر بخواهیم به زبان ساده در مورد جهش ژنتیکی صحبت کنیم می توان آن را دو گروه جای داد. گروه اول: جهش های ژنتیکی خوب و گروه دوم: جهش های ژنتیکی بد.

جهش های ژنتیکی و اپی ژنتیکی چه از نوع خوب و چه از نوع بد بطور طبیعی رخ می دهد. درصدی از گیاهان یا همان نهال هایی که با استفاده از تکنیک های کشت بافت گیاهی در آزمایشگاه تولید می شوند نیز دچار این نوع جهش ها می شوند که اغلب اوقات روش تولید و مواد اولیه مورد استفاده بخصوص دوز و کیفیت هورمون های گیاهی (تنظیم کننده های رشدی گیاه) سهم زیادی در بروز این اتفاق دارد.

.

جهش های خوب

جهش هایی هستند که سبب ایجاد صفت و ویژگی مطلوبی در گیاه می شوند مانند افزایش میزان باروری، مقاوت بیشتر در برابر تنش های محیطی و آفات و بیماری ها. این دسته از جهش ها از نسلی به نسل بعد منتقل شده و سبب تکامل گیاه می شود.

.

جهش های ژنتیکی بد

جهش های ژنتیکی در گیاهان سبب ایجاد صفات و ویژگی های نامطلوب در گیاه می شود. برای مثال : عدم گرده پذیری، تغییر جهت رشد (برای مثال یکی از جهش ژنتیکی خرما که سبب کاهش باروری آن می شود چند کله شدن تاج درخت نخل خرما است که جهش ژنتیکی نامطلوبی است) . این دسته از جهش ها مانند جهش ژنتیکی نخل به دلیل اینکه گیاه را ضعیف و عقیم می کند یا در شرایط نامناسب فیزیولوژیک قرار میدهند. سبب مرگ و از بین رفتن گیاه می شوند. در واقع این جهش ها به نسل بعد منتقل نمی شوند.

چرا گیاهان جهش ژنتیکی پیدا می کنند؟

جهش‌ های ژنتیکی در گیاهان می‌توانند به دلایل مختلفی رخ دهند و با توجه به “علت جهش” به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند: جهش‌های خودبخودی (طبیعی) و جهش‌های القایی (مصنوعی).

• جهش‌های خودبخودی: این نوع جهش‌ها به‌ طور طبیعی در گیاهان رخ می‌دهند و ناشی از خطاهای تکثیر DNA در هنگام تقسیم سلولی، تأثیرات محیطی مانند تشعشعات کیهانی (تشعشعاتی که علت انسانی ندارد)، تغییرات دمایی و واکنش‌های شیمیایی درون سلولی هستند.

• جهش‌های القایی: در این حالت، جهش‌ ها توسط عوامل خارجی مانند اشعه‌ های یونیزه‌کننده (اشعه X و اشعه گاما)، مواد شیمیایی جهش‌ زا (مانند اتیل متان سولفونات (EMS)) و یا استفاده از ویرایش ژنوم (مانند CRISPR-Cas9) ایجاد می‌شوند تا تغییرات مطلوب در گیاهان ایجاد شود.

روش‌های القای جهش ژنتیکی در اصلاح نباتات

در اصلاح نباتات، جهش‌ های ژنتیکی می‌توانند به‌عنوان ابزاری مؤثر برای ایجاد تنوع ژنتیکی و بهبود ویژگی‌های مطلوب گیاهان مورد استفاده قرار گیرند. چندین روش برای القای جهش در گیاهان وجود دارد:

• جهش‌زایی با اشعه‌های یونیزه‌کننده: استفاده از اشعه گاما، اشعه X، یا نوترون‌ها برای ایجاد تغییرات در DNA گیاه یکی از مهمترین روش ها است. این روش در تولید برخی از ارقام گندم، جو و برنج مقاوم به خشکی و بیماری‌ها به کار رفته است.

• مواد شیمیایی جهش‌زا: استفاده از موادی مانند EMS (اتیل متان سولفونات) یا MMS (متیل متان سولفونات) که باعث ایجاد تغییرات در ساختار DNA شده و ویژگی‌ های جدیدی را در گیاه ایجاد می‌کند.

• ویرایش ژن (CRISPR-Cas9 و TALENs): فناوری‌ های جدید که امکان حذف، جایگزینی یا ویرایش دقیق ژن‌ ها را فراهم می‌کنند و برای تولید گیاهان مقاوم‌تر و پربازده‌ تر کاربرد دارند.

• جهش‌ زایی در شرایط کشت بافت: در این روش، گیاهان در شرایط استریل آزمایشگاهی رشد داده شده و با استفاده از ترکیبات خاص (مانند تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی و مواد شیمیایی جهش‌زا)، تغییرات ژنتیکی در آن‌ها ایجاد می‌شود. این روش برای تولید نهال‌ های مقاوم به بیماری‌ها و استرس‌های محیطی استفاده می‌شود.

نقش جهش‌های ژنتیکی در اصلاح نباتات و کشاورزی مدرن

جهش‌های ژنتیکی یکی از عوامل کلیدی در بهبود عملکرد و سازگاری گیاهان در شرایط مختلف محیطی هستند. برخی از نقش‌های مهم جهش در اصلاح نباتات شامل موارد زیر است:

• افزایش عملکرد محصولات زراعی: بسیاری از جهش‌های مثبت باعث افزایش میزان باردهی گیاهان می‌شوند. به‌عنوان مثال، برخی از ارقام جدید گندم و برنج که دارای جهش‌های خاصی هستند، نسبت به ارقام قدیمی عملکرد بهتری دارند.

• بهبود مقاومت به بیماری‌ها و آفات: برخی از جهش‌های ژنتیکی باعث ایجاد مقاومت در برابر بیماری‌های قارچی، باکتریایی، و ویروسی می‌شوند. این ویژگی می‌تواند کاهش مصرف سموم شیمیایی را به دنبال داشته باشد.

• سازگاری با تنش‌های محیطی: تغییرات ژنتیکی می‌توانند باعث افزایش تحمل گیاهان در برابر خشکی، شوری خاک، و دماهای بالا شوند. این امر در مناطقی که با کمبود آب و تغییرات اقلیمی مواجه هستند، بسیار اهمیت دارد.

• بهبود کیفیت محصولات کشاورزی: برخی جهش‌های ژنتیکی می‌توانند بر طعم، رنگ، ارزش غذایی، و مدت ماندگاری محصولات تأثیر بگذارند. به‌عنوان مثال، برخی از گوجه‌فرنگی‌های اصلاح‌شده دارای میزان بیشتری از ویتامین C هستند.

گیاهان جهش یافته

موتانت های گیاهی همیشه مضر نیست برای مثال در یک باغ سیب یا انگور یک درخت جهش یافته می تواند نسبت به بقیه باردهی بیشتری داشته باشد یا در زمستان هنگامی که بسیاری از درختان بر اثر سرمازدگی از بین می روند، یک یا تعدادی درخت سالم می مانند. این درخت های متفاوت همان جهش یافته ها هستند که کشاورزان از جوانه و قلمه آن ها برای تولید نهال های جدید استفاده می کنند. از هزاران سال پیش یعنی زمانی که انسان کشاورزی را آغاز کرد، هموراه با انتخاب گیاهان قوی تر، سالم تر و پربارتر برای کاشت به علم اصلاح نباتات روی آورد و بدین ترتیب جهش های ژنتیکی خوب از نسلی به نسل بعد منتقل شدند.

بسیاری از گیاهان زراعی مانند گندم و جو تغییرات بسیاری نسبت به اجداد خود در هزاران سال پیش داشته اند که همه این تغییرات و تکامل های رخ داده بر پایه جهش های ژنتیکی در گیاهان بوده است.

تفاوت گیاهان جهش یافته با تراریخته

تراریخته یا گیاهان ترنسژنیک به گروهی از گیاهان اطلاق می شود که دارای ماده ژنتیکی بیگانه از یک موجود دیگر هستند. تفاوت تراریخته با جهش یافته در این است که تغییرات ژنتیکی در گیاهان جهش یافته در طبیعت انجام می شود و صرفا تغییراتی در ناده ژنتیکی طبیعی گیاه اتفاق می افتد اما در تراریخته، ماده ژنتیکی که بطور طبیعی در گیاه وجود ندارد توسط انسان به ژنوم گیاه اضافه می شود.

پیامدهای زیست‌محیطی و ایمنی جهش‌های ژنتیکی در گیاهان

با وجود مزایای قابل‌توجه جهش‌های ژنتیکی در اصلاح نباتات، برخی چالش‌ها و نگرانی‌های زیست‌محیطی نیز وجود دارند:

• خطرات جهش‌های نامطلوب: برخی از جهش‌ها ممکن است باعث کاهش باروری یا افزایش حساسیت گیاه به شرایط محیطی شوند. به‌عنوان مثال، در برخی از درختان خرما، جهش‌هایی که باعث تغییر شکل تاج درخت می‌شوند، می‌توانند باردهی را کاهش دهند.

• اثرات بر تنوع زیستی: اگر گونه‌های جهش‌یافته جایگزین گونه‌های طبیعی شوند، ممکن است تنوع ژنتیکی در اکوسیستم کاهش یابد.

• مدیریت جهش‌های ناخواسته: استفاده از تکنیک‌های غربالگری ژنتیکی می‌تواند به شناسایی و حذف گیاهان دارای جهش‌های نامطلوب کمک کند تا تنها جهش‌های مفید در اصلاح نباتات مورد استفاده قرار گیرند.

• ایمنی برای مصرف انسان و محیط زیست: در برنامه‌های اصلاحی، باید بررسی‌های دقیقی برای اطمینان از بی‌خطر بودن گیاهان جهش‌یافته انجام شود. به همین دلیل، در بسیاری از کشورها قوانین و مقررات خاصی برای ارزیابی ایمنی این محصولات وجود دارد.