جهش ژنتیکی خرما کشت بافت

جهش های ژنتیکی خرما کشت بافت چیست چه نشانه هایی دارد؟

تشخیص جهش ژنتیکی در خرما کشت بافت (ناهنجاری ژنتیکی)

کشت بافت یکی از تکنیک‌ های پیشرفته در بیوتکنولوژی گیاهی است که به محققان این امکان را می‌دهد که گیاهان جدیدی را از بافت‌ های کوچک و سلول‌ های منفرد تولید کنند. درخت خرما (Phoenix dactylifera)، که به عنوان یکی از مهم‌ ترین گیاهان کشاورزی در مناطق خشک و نیمه‌ خشک جهان شناخته می‌شود، از این تکنیک برای تکثیر و بهبود ارقام جدید بهره می‌برد. اما یکی از مسائلی که ممکن است در طول فرآیند کشت بافت و تکثیر درخت خرما به وقوع بپیوندد، ایجاد جهش‌ های ژنتیکی در نهال‌ های تولید شده است. رعایت اصول صحیح تولید و شناخت علائم جهش ژنتیکی کشت بافت خرما که در ایران به آن ناهنجاری ژنتیکی خرما نیز گفته می شود، می تواند تا حد زیادی از خسارات سنگین ایجاد شده، بکاهد.

چرا نهال کشت بافت خرما دچار جهش ژنتیکی می شود؟

ایجاد جهش ژنتیکی در درخت خرما از طریق کشت بافت می‌تواند به دلایل مختلفی رخ دهد. برخی از این عوامل عبارتند از:

1. شرایط محیطی و فیزیکی: شرایط محیطی مانند دما، رطوبت و نور در طول فرآیند کشت بافت می‌توانند بر روی رفتار ژنتیکی گیاهان تاثیر داشته باشند. نوسانات دمایی یا رطوبت زیاد ممکن است باعث تغییرات ناخواسته در ساختار DNA شوند.
2. مواد شیمیایی و هورمونی:  برای تکثیر و رشد سلول‌ها در کشت بافت، از مواد شیمیایی و هورمون‌های گیاهی (تنظیم کننده های رشدی گیاه) خاصی استفاده می‌شود. برخی از این مواد مانند آنتی‌ بیوتیک‌ ها، محرک ‌های رشد و تنظیم‌ کننده‌ های رشد گیاه می‌توانند تأثیرات جهش‌زا داشته باشند و موجب تغییرات ژنتیکی شوند. هورمون های گیاهی مانند ۲.۴.D بطور مستقیم و هورمون هایی مانند NAA و IBA بطور غیر مستقیم می توانند سبب ایجاد جهش ژنتیکی شوند.
3. واکشت: واکشت های متوالی بی رویه (Subculture) یکی از عواملی است که سبب ایجاد ناهنجاری های ژنتیکی در خرما و بسیاری دیگر از گیاهان تولید شده به روش کشت بافت می شود.
4. بازآفرینی ژنتیکی از ذخیره ‌سازی طولانی‌ مدت: این به معنای این است که یک ماده ژنتیکی را برای مدت طولانی نگهداری کرده و با استفاده از آن، کشت بافت نهال های جدید انجام شود. DNA ها دائما در حال تکثیر و بازسازی هستند. به این معنا که به مرور زمان و همچنین با تنش های دما و رطوبت محیطی DNA آسیب دیده و سپس خود را باسازی می کند. در طی این آسیب و بازسازی های مکرر، امکان وقوع جهش ژنتیکی بسیار زیاد است.
5. فرآیندهای کشت و انتقال سلولی: در فرآیند کشت بافت، وقتی سلول‌های گیاهی به محیط کشت دیگر منتقل می‌شوند، ممکن است تحت فشارهای مختلفی قرار گیرند که موجب ناپایداری ژنتیکی و جهش‌های DNA گردد.

 نشانه‌ های نهال‌ های جهش‌ یافته خرما

نهال‌ های خرمایی که از طریق کشت بافت تولید و دچار جهش ژنتیکی شده‌ اند، ممکن است نشانه‌ هایی متفاوت از نهال‌های طبیعی و سالم داشته باشند. این نشانه‌ ها می‌توانند شامل موارد زیر باشند:

1. رشد غیرطبیعی: نهال‌ های جهش‌یافته ممکن است سرعت رشد غیرطبیعی داشته باشند، رشد سریع‌تر یا کندتر از حد معمول یکی از این نشانه ها است.
2. تغییرات مورفولوژیکی: جهش‌ های ژنتیکی می‌توانند منجر به تغییرات ظاهری در گیاهان شوند، مانند برگ‌ های بزرگتر یا کوچکتر، تغییر در رنگ برگ ‌ها (زرد شدن بی دلیل)، یا حتی تغییر در شکل و اندازه میوه‌ ها نیز از عوارض جهش های ژنتیکی است.
3. نشانه‌های مقاومتی: در برخی موارد، جهش‌های ژنتیکی می‌توانند مقاومت به بیماری‌ها، آفات، یا شرایط محیطی خاص مانند خشکی و سرما را افزایش دهند.
4. ناهنجاری‌های تولید مثلی:  در برخی موارد نیز، جهش‌ های ژنتیکی ممکن است به ناهنجاری‌های تولید مثلی در درختان خرما منجر شود، مانند تغییر در الگوی گل‌دهی یا مشکل در تولید میوه ‌های نرمال و طبیعی.

جهش‌های ژنتیکی و اپی ‌ژنتیکی در خرما

در گیاهان از جمله در نخل خرما، جهش‌ ها یا همان ناهنجاری های ژنتیکی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: جهش‌ های ژنتیکی و جهش‌ های اپی‌ ژنتیکی.

• جهش‌ های ژنتیکی: این نوع جهش‌ها به تغییرات در توالی DNA اطلاق می‌شود که منجر به تغییرات دائمی در ویژگی‌های ژنتیکی گیاه می‌شود. در خرما، این جهش‌ها می‌توانند شامل حذف، افزودن یا تغییر در توالی‌های نوکلئوتیدی باشند که ممکن است به ویژگی‌ های جدیدی از قبیل کوتولوگی، دفرمه شدن، تغییر الگوی رشد و تغییر الگوی گل دهی منجرشوند.
• جهش ‌های اپی ‌ژنتیکی: جهش ‌های اپی ‌ژنتیکی به تغییرات در بیان ژن ‌ها اشاره دارد که به تغییرات ساختاری در DNA یا پروتئین‌های مرتبط با آن منتهی می‌شود. این تغییرات معمولاً موقتی هستند و می‌توانند در نتیجه عوامل محیطی مانند دما، مواد شیمیایی یا فشارهای فیزیکی ایجاد شوند. در خرما، این نوع جهش‌ها ممکن است به تغییرات فیزیولوژیکی موقت مانند افزایش یا کاهش سرعت رشد و تغییرات در مقاومت به تنش‌ها منجر شوند.

چالش‌های ایجاد شده جهش ژنتیکی در کشت بافت خرما

ایجاد جهش ژنتیکی در کشت بافت خرما با چالش‌هایی همراه است که می‌تواند تأثیرات منفی بر تولید و بهبود درختان خرما داشته باشد:

1. پایداری ژنتیکی:  یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها، ناپایداری ژنتیکی نهال‌های جهش‌یافته است. تغییرات ژنتیکی ممکن است باعث بروز ویژگی‌هایی شود که در نسل‌های بعدی گیاهان تکرار نشوند، به این ترتیب در بلند مدت ممکن است نتایج مطلوبی حاصل نشود.
2. رشد غیرکنترل ‌شده:  در برخی موارد، جهش‌ های ژنتیکی می‌توانند منجر به رشد غیرقابل کنترل یا تولید گیاهان با ویژگی‌های نامطلوب شوند که نمی‌توانند در محیط‌های طبیعی یا تجاری عملکرد مناسبی داشته باشند.
3. هزینه‌های بالا:  نهال های جهش یافته خرما، گاهی چندسال پس از کاشت، ناهنجاری های خود را نشان می دهند . این عامل سبب می شود تا کشاورزان هزینه های سنگین کاشت و داشت و نگهداری را طی سال ها متحمل شده و در نهایت با درختان خرمای غیر طبیعی و غیر اقتصادی روبرو شوند.

         ۴. نگرانی‌های زیست‌ محیطی و اخلاقی:  استفاده از جهش‌های ژنتیکی در کشت بافت ممکن است نگرانی ‌های زیست ‌محیطی و اخلاقی ایجاد کند، به ویژه اگر تغییرات ژنتیکی ایجاد شده به طور ناخواسته به اکوسیستم‌های طبیعی آسیب وارد کند یا به تنوع زیستی آسیب برساند.

نتیجه‌گیری ناهنجاری ژنتیکی خرما

ایجاد جهش ژنتیکی در نهال‌های خرما تولید شده به روش کشت بافت می‌تواند همراه با چالش‌ها و خطراتی باشد که باید به دقت مدیریت شوند. فاکتورهایی مانند، تکنولوژی تولید، مواد شیمیایی و آزمایشگاهی مرغوب، شرایط محیطی و …. می‌توانند تغییرات ژنتیکی را ایجاد کنند که ممکن است به ویژگی‌های نامطلوب منجر شوند.

منابع

• Date Palm Biotechnology and Propagation
• • Al-Bashir, B., & Al-Khayri, J. M. (2020). “Date palm biotechnology: Current status and future perspectives.” In: Date Palm Biotechnology. Springer, Cham.
  • ISBN: 978-3-030-30542-7
• Genetic Improvements in Date Palms
  • Zaid, A., & R. Djerbi. (2005). Date Palm Cultivation. FAO Plant Production and Protection Paper No. 156. FAO, Rome.
  • ISBN: 9251052686
• Hormonal and Genetic Regulation of Flowering in Date Palm
  • Al-Shahrani, H. M., & D. D. Reid. (2019). “Hormonal regulation of flowering in date palms.” Scientia Horticulturae, ۲۵۳, ۱۱۹-۱۲۶.
  • DOI: 10.1016/j.scienta.2019.05.003
• Impact of Environmental Factors on Pollination in Date Palms
  • Aly, M. A., & F. A. El-Keblawy. (2022). “Impact of environmental factors on pollination and fruit set in date palms.” Agronomy Journal, ۱۱۴(۷), ۱۸۲۹-۱۸۳۷.
  • DOI: 10.1002/agj2.20631

• Genetic Mutations and Flowering in Date Palms

  • Al-Musa, A. M., & N. A. Badr. (2020). “Genetic mutations affecting flowering and pollination in date palms.” Plant Molecular Biology Reports, ۳۸(۶), ۹۸۱-۹۸۸.
  • DOI: 10.1007/s11105-020-01294-4

• مقدمه‌ای بر کشت بافت و تولید نهال خرما
  • بهزاد، م.، و همکاران. (۲۰۱۶). “اصلاح نباتات خرما به روش کشت بافت.” مجله بیوتکنولوژی و کشاورزی. 38(۳): ۱۱۳-۱۲۵.
• ژنتیک خرما و اهمیت اصلاحات ژنتیکی
  • نجفی، س. (۲۰۲۰). “تحلیل ژنتیک درختان خرما: چالش‌ها و فرصت‌ها.” مجله کشاورزی و زیست‌شناسی. 28(۴): ۸۹-۹۶.
• ژنتیک و جهش‌های ژنتیکی در گیاهان
  • نیکوکار، م. (۲۰۱۸). “جهش ژنتیکی و تأثیر آن در اصلاح گیاهان.” فصلنامه کشاورزی و علوم گیاهی. 15(۱): ۵۶-۶۵.
• گزارشاتی در خصوص عوامل محیطی تأثیرگذار بر رشد و گرده‌پذیری درخت خرما
  • موسوی، ف. و همکاران. (۲۰۲۱). “بررسی تأثیر عوامل محیطی بر رشد درخت خرما.” مجله علوم باغبانی. 45(۲): ۱۱۲-۱۱۸.