اصول کشت باف
با عرض سلام و درودی دوباره خدمت بازدیدکنندگان و تعقیب کنندگان همیشگی مجموعه ی بزرگ پارادایس و شکر و سپاس از خداوندی که دوباره یاری کرد تا در خدمت شما عزیزان باشیم .
اینجانب در نظر دارم در طی چندین مقاله ی پی در پی اصول کلی علم کشت بافت را با شما دوستان عزیز مرور نمایم که شامل تمامی اصول این علم می باشد که توسط محققین بزرگ داخلی و خارجی بوسیله ی کتاب ها و مقالات جمع آوری شده است و سعی بر آن بوده که آن ها را به صورت مختصر و مفید و بصورت یک جا در اختیار شما علم آموزان قرار دهم . باشد که بتوانیم سهم کوچکی در پیشرفت این علم در خاک عزیزمان ایران داشته باشیم .
1 – پیشینه ای مختصر از علم کشت بافت :
در مورد پیشینه و تاریخچه ی علم کشت بافت و این موضوع که چه کسانی در این رابطه سهیم بوده اند باید موارد زیر را بدانیم و به نوعی قدر دان زحمات این افراد باشیم :
تئوری (Totiopotency)
شوان واشیلدن : به طور کلی پایه و اساس کشت بافت گیاهی با تئوری این دانشمند در سال 1838 آغاز شد .
هایرنت : اولین تلاش گسترده در این زمینه توسط هایرنت آلمانی در سال 1902 به منظور کشت سلول گیاهی صورت پذیرفت .
هانینگ : کشت جنین گیاه خانواده به وسیله ی هانینگ در سال 1904 و همچنین جوانه زنی داخل شیشه ای بذر های ارکیده و بررسی نودن کشت درون شیشه ای قسمت های نوک ریشه از فعالیت های مهم سال های 1924 – 1922 در این زمینه ها بودند .
اولین حرکت موفقیت آمیز در زمینه ی تولید گیاه از علم کشت بافت در سال 1934 حاصل گشت .
میلر و همکارانش : کشف نمودن کیتین در سال 1955 توسط میلر و همکارانش به عنوان یک هورمون تقسیم کننده ی سلولی باعث ایجاد پیشرفت های زیادی در این زمینه گشت .
محققین دیگر : بعد از میلر تنظیم نمودن هورمونی محیط به منظور رسیدن به اندام زایی به وسیله ی تغییر دادن اکسین به سیتوکینین در سال 1957 توسط محققین دیگر گزارش داده شد .
در سال در سال 1962محیط های کشت غذایی معروف Ms معرفی گشت .
تولید نودن کالوس هیپلوئید از دانه های گرده ی گیاه ژینکگو در سال 1953 و هم چنین دست یابی به اولین گیاه هاپلوئید از دانه های گرده ی داتوره در سال 1964 اتفاق افتاد .
کارلسون :
اولین هیبرید بین گونه ای از امتزاج پروتوپلاست در دو گونه ی توتون توسط کارلسون در سال 1972 از دیگر تحقیقات گسترده در علم کشت بافت بوده است .
رین هارد :
آغاز دستیابی به تکنولوژی های مهندسی ژنتیک در سال 1974 به وسیله ی تحقیقات رین هارد صورت پذیرفت .
دستیابی به تکنولوژی های DNA نوترکیب و تولید نودن گیاهان تراریخت در طول دهه 1980 صورت گرفت و تاکنون ادامه داشته و خواهد داشت .
پس از نگاهی کوتاه به تاریخچه ی این علم نوبت به بررسی این علم در دوره ی کنونی می رسد .
تعریف علم کشت بافت :
در رابطه با تعریف این علم مطالب بسیاری ارائه گردیده است که در مورد چند عدد از آن ها به بحث و گفتگو خواهیم پرداخت :
تعریف اول :
به عملیاتی نظیر کشت نمودن سلول ها ، اندام ها و هم چنین بافت های استریل و اجزای آن ها تحت شرایط مطلوب از نقطه نظر شیمیایی و فیزیکی در آزمایشگاه اطلاق می گردد .
تعریف دوم :
به کشت مواد عاری از میکروب اعم از جنین ، بافت ، سلول پروتوپلاست و بذر گیاهان عالی در محیطی کاملا ضد عفونی شده درون ظریفی استریل مانند لوله های آزمایشگاهی کشت درون شیشه ای گیاهی گفته می شود .
اهداف کشت درون شیشه ای :
از کشت درون شیشه ای به منظور : بهتر نمودن نژادهای گیاهی ، افزایش گیاه ، تولید نمودن فرآورده های بیو شیمی ، نگهداری نمودن و انبار کردن بافت های گیاهی ، بیماری شناسی گیاهی ، پژوهش های علمی و . . . استفاده می گردد .
ریز ازدیادی چیست و اهداف آن :
ریزازدیادی یکی دیگر از جنبه های تجاری استفاده نمودن از کشت درون شیشه ای می باشد و مزایای زیادی نسبت به روش های ازدیاد رویشی می باشد . هدف ریز ازدیادی تولید انبوه گیاهچه های همساناز نقطه نظر ژنتیکی با رشد ونمو طبیعی با کمترین هزینه و کمترین زمان ممکن می باشد .
کاربرد های ریز ازدیادی :
در حال حاضر ریز ازدیادی در کشاورزی ، باغبانی و جنگل داری در حال گسترش می باشد .
تعریف سوم : کشت بافت تکثیر نمودن غیر جنسی گیاهان در شرایط آزمایشگاهی و در محیط غذایی مناسب و هم چنین تحت شرایط کاملا استریل و شامل کشت های سلول ، پروتوپلاست ، کشت بافت و کشت اندام می باشد .
ویژگی های گیاهان که علم کشت بافت بر پایه ی آن استوار می باشد :
:TOTIOPOTENCY
به معنای توانایی و قابلیت ذاتی یک سلول به منظور تبدیل شدن به یک گیاه کامل در شرایط مناسب می باشد .
اگر چه هر سلول دارای خاصیت توتی پوتنسی می باشد اما چنین خاصیتی در گیاه بروز نمی کند و علت آن میان واکنش بین سلول ها می باشد که در هر جاندار پر سلولی حالت خود مختاری سلول ها ، حذف یا مهر گشته تا هماهنگی لازم را به منظور تشکیل دادن اندام ها ، بافت ها ، رفتار زیستی و هم چنین فیزیلوژی وکارهای موجود زنده برقرار گردد .
پلاسمودسماتا :
سلول ها به وسیله ی پلاسمودسماتا سیگنال هایی از جمله mRNA و یونها به سلول های مجاور می فرستند و به این ترتیب اعمال یکدیگر را کنترل نموده و از خودمختاری جلوگیری می گردد .
توتی پوتنسی : در واقع فرایند تمایز می باشد و هورمون ها در این فرایند بیش از سایر عوامل نقش بازی می نمایند .
Dediffrentiation
: به معنای ظرفیت سلول های بالغ به منظور بازگشت به حالت مریستمی در کشت بافت و سلول اغلبی سلول های تمایز یافته هستند . این سلول ها ترریجا آثار تمایز را از دست می دهند و به صورت سلول های شبه مریستمی باز می گردند .
این چنین بافت ها ابتدا ابتدا به مریستم پسین و سپس ادامه تحولات آن ها را تا حد مریستم های نخستین یا اولیه تغییر خواهد داد . ویتامین ها ، مواد غذایی و هورمون های موجود در محیط کشت باعث تحریک پدیدهی بازگشت از تمایز سلول می گردد . بازگشت از تمایز به عوامل مختلفی بستگی دارد . هر چه سلول تمایز یافته تر باشد بازگشت نمودن از تمایز در آن ها مشکل تر می باشد . از جمله ی این سلول ها می توان به فیبرها، سلول های آوندهای چوب و آبکش و همچنین سلول های کلانشیمی اشاره نمود .
سلول های پارانشیمی و، سلول های همراه و همچنین سلول های شیرابه ای به اسانی به حالت مریستمی بازمیگردند .
سلول های جوان حاصل از کامبیوم ها :
به عنوان سلول مادر آبکش می باشند و به راحتی از تمایز باز می گردند برگشت از تمایز در قسمت هایی که جوان هستند به سادگی صورت می گیرد ولی با افزایش سن بازگشت نمودن از تمایز مشکل تر می شود .
Competency
: شامل قابلیت های ذاتی یک بافت یا سلول مشخص به منظور رشد در مسیر مشخص و ویژه است . به عنوان مثال سلول هایی قادر به تولید جنین هستند که از نقطه نظر مورفو ژنتیکی قابلیت جنین زایی را داشته باشند .
انواع کشت های درون شیشه ای :
1 – کشت نمودن بذر یا گیاه کامل یا همان
این روش شامل کشت بذر در شرایط آزمایشگاهی می باشد و یک گیاهچه و در نهایت یک گیاه کامل تولید می گردد . مانند گل ارکیده
2 – کشت جنین
در این روش بعد از حذف نمودن پوسته ی بذر جنین را جدا نموده و عمل کشت را انجام می دهیم .این روش در مواردی مانند نجات جنین (Embryo rescue)
انجام می گردد . به عبارت کلی تردر این نوع کشت بعد از حذف نمودن پوسته های بذر جنین را جدا کرده و کشت می نماییم و گاهی کشت جنین با اهداف اصلاحی صورت می پذیرد . در بعضی مواقع ناسازگاری بین گونه ها یا ارقام منجر به سقط جنین می گردد چنین جنین هایی را در حالت نارس و قبل از سقط شدن می توان خارج خارج نمو و در شرایط درون شیشه ای پرورش داد . به عنوان نمونه جنین های حاصل از تلاقی دور یا همان بین گونه ای یا بین جنسی که در این صورت را اصطلاحا نجات جنین می گویند .
3 – کشت بافت و اندام (Organ culture):
در این نوع از کشت انواع گوناگونی مانند کشت ریشه ، کشت نوک ساقه و کشت مریستم قابل انجام است . در چنین حالتی اندام یا همان بافت گیاهی جدا می شود و در شرایط درون شیشه ای رشد می کند . همانند کشت میان گره ، مریستم ، ریشه ، برگ ، تخمک ، پرچم و پیاز . انتخاب میزان قند و ترکیب هورمونی از مهم ترین عوامل موفقیت در اینگونه کشت ها به شمار می رود . گیاهان هاپلوئید از طریق کشت تخمک و یا بساک بدست می آیند هنگامی که ظهور جهش های مغلوب مورد نیاز باشد گیاهان هاپلوئید برتری هایی نسبت به مواد دیپلوئید دارا می باشند . هاپلوئید های مضاعف شده هموزیگوس می باشند و لذا به عنوان مواد خالص در برنامه های اصلاحی استفاده می گردند . در کشت جنین نارس یا تخمک نور باعث قهوه ای شدن بافت ها و در نهایت مرگ آن ها می گردد . در این گونه موارد نگهداری نمودن در تاریکی تا مراحل پایانی استقرار کشت ضروری می باشد .
4 – کشت کالوس ( Callus culture )
هنگامی که یک بافت تمایز یافته همانند برگ یک گیاه را در محیط درون شیشه ای کشت نماییم تولید توده ی تمایز نیافته یا کالوس یا همان پیته می نماید که این گونه کالوس را می توان دوباره و دوباره کشت نمود . به طور کلی تر به تولید توده ی سلولی تمایز نیافته از کشت یک بافت خاص در شرایط درون شیشه ای و تحت شرایط آزمایشگاهی کشت کالوس نامیده می شود .هر میلیمتر کالوس از هزاران سلول تشکیل یافته و هر کدام از آن ها توانایی تشکیل یک جنین را دارا می باشند . لذا نسبت تکثیر می تواند بسیار زیاد باشد . اجرا نمودن این شیوه ی کشت به منظور تهیه ی کشت سلولی و هم چنین کاربرد های آن توصیه می گردد . به خاطر داشته باشید در روش ریز ازدیادی باید از تشکیل شدن کالوس جلوگیری به عمل آید زیرا کالوس ایجاد تنوع ژنتیکی می نماید .
5 – کشت نمودن سلول ( Cell culture )
به کشت سلول های منفرد که به کمک آنزیم ها یا روش های مکانیکی از یک بافت گیاهی بدست می آیند کشت سلولی گفته می شود . سوسپانسیون سلولی از کشت کالوس تهیه می گردد . کالوس که یک توده ی سلولی تمایز نیافته می باشد هنگامی که در محیط کشت مایع قرار می گیرد سلول های آن از هم جدا شده و سوسپانسیون سلولی را به وجود می آورند . در این گونه از کشت به منظور کشت پروتوپلاست ، جنین سوماتیکی و هم چنین فراورده های گیاهی بهره برده می شود .
6 – کشت نمودن پروتوپلاست ( Protoplast culture )
این روش در اثر هضم دیواره ی سلول به وسیله ی آنزیم ها مانند سلولاز و پکتیتاژ به وجود می آیند و می تواند در محیط درون شیشه ای کشت شود . این کشت را ممکن است مرحله ی بعدی کشت سوسپانسیون در نظر گرفت . به عبارتی دیگر با هضم دیواره ی سلول های تشکیل دهنده ی سوسپانسیون سلولی بوسیله ی آنزیم سلولاز ، پروتوپلاست ها جدا می گردند هم چنین در پروتوپلاست ها محتویات سلولی توسط یک غشا با تراوایی نسبس احاطه گردیده است با حذف نمودن دیواره ی سلولی و داخل نمودن مواد خارجی که شامل مواد ژنتیکی پایه یا امتزاج کامل گونه های مختلف امکان پذیر می گردد . می توان این سلول ها را با سلول های گونه های کاملا مختلف امتزاج داد .
محیط کشت پروتوپلاست :
باید حاوی نیاز های اسمزی و غذایی سلول های گیاهی باشد تا امکان بقا ، امتزاج و هم چنین دیواره سازی مجددا فراهم شود . از این کشت در اهداف مهندسی ژنتیک بهره برداری می گردد .
تقسیم بندی انواع کشت درون شیشه ای : کشت های درون شیشه ای را به گونه های کشت سازمان یافته ، کشت سازمان نیافته و در نهایت حد واسط آن دو تقسیم بندی می کنند :
کشت سازمان یافته : کشت بذر ، اندام ها و یا جنین همانند تکثیر رویشی از طریق قلمه ، ساقه ی رونده و . . . می باشد و معمولا نتایج حاصله مشابه با گیاه مادری خواهد بود .
کشت سازمان نیافته : استفاده نمودن از کالوس به صورت دسته جاتی از سلول ها با سلول های منفرد یا همان کشت سوسپانسیون سلولی می باشد . در این روش ثبات ژنتیکی معمولا و غالبا پایین می باشد .
به امید دیدار شما دوستان عزیز در مقاله ی بعدی که در همین رابطه و با مطالب مبحث بعدی در اختیار شما عزیزان قرار خواهد گرفت .
