ژنتیکی، مولکولی، گیاهی، نشانگرها، نشانگر، ژن‏های

سه و عناصر معدنی مفید می‏باشند، همچنینمیزان اگزالیک اسید اسفناج‏های ایرانی بسیار کمتر از مقدار گزارش شده در ارقام خارجی است (عرفانی و همکاران، 1385).
2-5منابع ژنتیکی گیاهی و ضرورت شناخت آن
در گذشته جهت تامین مواد غذایی ناشی از افزایش تقاضا، روش‏هایی همچون اصلاح‏نژاد دام‏ها و گیاهان همراه با تغذیه بیشتر زمین‏ها،برداشت بیشتر از ‏زمین‏های کشاورزی را ممکن کرد. اما اینکهدر آینده نیز بتوان با مصرفکودی بیشتر در زمین‏های کشاورزی، انتظار برداشت بیشتری از این زمین‏ها داشته باشیم، بعید به نظر می‏رسد. امنیت غذایی از جمله مباحث جهانی است که بر مفهوم دسترسی به غذای کافی برای تمام مردم در تمام اوقات به منظور زندگی سالم و فعال استوار است. مفهوم تنوع زیستی پایدار نیز در این راستا به عنوان هدفی مطلوب مطرح می‏گردد و حفظ تنوع گیاهی و دامی موجود و یا بهبود آن را مطرح می‏سازد. در دهه اخیر با افزایش روند نابودی محیط زیست در سطح جهان، توجه متخصصان به مسئله تنوع زیستی معطوف شده است. حفاظت و بهره‏برداری از منابع ژنتیکی ارزشمند در کشاورزی از اهمیت فوق‏العاده‏ای برخوردار می‎باشد. حفاظت ذخایر ژنتیکی را باید به عنوان سرمایه و ثروتی که روز به روز ارزش پیدا می‏کند در رأس اولویت‏های تحقیقات قرار داده و با یک برنامه ملی و همه جانبه امکان حفاظت و بهره‏برداری هرچه بهتر از ژن‏های موجود در تنوع زیستی موجود کشور را در برنامه‏های فن‏آوری زیستی فراهم نمود (مظفری و همکاران، 1380).
گیاهان سلسله بسیار مهمی از جانداران کره زمین را تشکیل می‏دهند و نقش اساسی و حیاتی در زندگی و بقاء بشر و سایر جانداران دارند. منابع ژنتیکی گیاهی که شامل توده‏های اولیه گیاهان، ارقام جدید امروزی وابستگان وحشی آن‏ها هستند، جزو با ارزش‏ترین و حیاتی‏ترین ذخایر و منابع طبیعی هر کشور محسوب گردیده و ارزش آن‏ها به هیچ عنوان با سایر ذخایر و منابع طبیعی قابل مقایسه نیست (نادری‏منش و همکاران، 1377).متأسفانه منابع ژنتیکی گیاهی به طور بی‏ساقه‏ای به دلایل گوناگونی در حال از بین رفتن می‏باشند. در کشاورزی مدرن واریته‏های جدید به طور قابل توجهی جایگزین ارقام و توده‏های بومی شده و این توده‏ها که اغلب منابع ژنتیکی ارزشمندی می‏باشند، در حال از بین رفتن هستند. از بین رفتن منابع ژنتیکی گیاهی خطری جدی برای امنیت غذایی بشر در بلند مدت محسوب می‏شود (رائو،2004).
2-6اهمیت منابع ژنتیکی ایران
شناسایی صفات مهم گونه‏های گیاهی که در سازگاری، عملکرد و کیفیت نقش دارند و ارزیابی پتانسیل ژنتیکی این صفات و همچنین منابعی از ژن‏ها برای استفاده در برنامه‏های اصلاحی و انتقال ژن‏های مطلوب به ارقام مورد نظر از جمله راهکارهای اصلاح نبات است. توجه به این اصول، بیانگر این واقعیت است که تنوع ژنتیکی، اساس و پایه کار اصلاح نباتات است. شناسایی و ارزیابی ذخایر توارثی از نظر وجود ژن‏های مورد نیاز، گامی اساسی در این راه است (ارزانی،1389). به طور کلی غنی‏ترین منبع ژنتیکی برای هر گونه، مرکز پیدایش آن یا منطقه جغرافیایی است، که آن گونه از آنجا منشاء گرفته است. این مرکز، غالبا مرکز تنوع، منطقه‏ای است که حداکثر ژنوتیپ‏های مختلف نیز در آنجا یافت می‏شود. ایران به دلیل موقعیت جغرافیایی خاص خود، از نظر مواد ژنتیکی بسیاری از گیاهان یکی از غنی‏ترین نقاط دنیا محسوب می‏شود (خوشخوی و همکاران، 1374) و جزء پنج کشور نخست دنیا از لحاظ تنوع زیستی در گونه‏های گیاهی است (قره یاضی، 1375).
2-7تاریخچه و پراکنش اسفناج
اسفناج خوراکی (Spinacia oleracea L.) بومی مناطق مرکزی آسیا و به احتمال قوی ایران است (عرشی، 1379 و هوچمات و همکاران، 2003). این سبزی از 2000 سال قبل در ایران کشت می‏شده و ایرانیان باستان به خواص آن پی برده بودند (اسپیلتس توسر، 1990). اسفناج به صورت وحشی در سراسر ایران بخصوص در تبریز و خوی انتشار دارد (افتخاری و همکاران، 1389). این گیاه در سال 1100 میلادی بوسیله بازرگانان از ایران به اسپانیا و سپس از اروپا به آمریکا انتقال یافت. کشت گسترده اسفناج به ویژه در هلند، فرانسه و انگلستان از قرن 18 میلادی شروع شده است(اسدی، 1387).
اسفناج اگرچه از زمانهای بسیار قدیم کشت شده، لیکن اهمیت تجاری خود را هنوز پیدا نکرده است. این سبزی از نظر سطح زیر کشت در بین سایر سبزی‏ها در رتبه بیستم قرار دارد و این در حالی است که از نظر مواد معدنی و ارزش غدایی پس از کلم بروکلی در جایگاه دوم اهمیت می‏باشد (اسپیلتس توسر، 1990).
2-8تولید جهانی اسفناج
کشور چین با سهمی معادل 76% تولید جهانی اسفناج، بزرگترین تولید کننده اسفناج در دنیا محسوب می‎‏شود. بعد از آن کشورهای ایالات متحده آمریکا، اندونزی، ژاپن و ترکیه قرار دارند. ایالات متحده آمریکا حدود 4% تولید جهانی اسفناج را به خود اختصاص داده و در جایگاه دوم قرار گرفته است. سطح زیر کشت سبزی‏ها در ایران 803,000 هکتار است که از این سطح زیر کشت حدود 21 میلیون تن انواع سبزی برگی از جمله حدود 000/10 تن اسفناج با متوسط عملکرد 3/14 تن در هکتار برداشت می‏شود (فائو،2007). با وجود بومی بودن اسفناج در کشور تحقیقات جامعی در مورد شناسایی، ارزیابی و اصلاح ژرم پلاسم‏های این سبزی با ارزش نه تنها در ایران بلکه در دنیا صورت نگرفته است. این بی توجهی ممکن است منجر به انقراض برخی از ژنوتیپ‏های با ارزش موجود گردد.
2-9نشانگر‏ها
هر شاخص قابل ارزیابی اعم از فنوتیپی یا ژنوتیپی و یا تفاوت‏های موجود بین کروموزوم‏های دو فرد که به نتایج آنها منتقل می‏گردد را می‏توان نشانگر نامید. رنگ گل، رنگ بذر، یک ترکیب شیمیایی خاص، بو و طعم خاص، فرم‏های مختلف یک آنزیم، پروتئین‏هایذخیره‏ای بذر، تفاوت طولی قطعات DNA و غیره همگی را می‏توان به عنوان نشانگر در نظر گرفت (نقوی و همکاران،1386 و فصیحی هرندی، 1374). به عبارت دیگر هر تفاوت پایداری که بتواند باعث تشخیص دو فرد، دو جمعیت یا دو ژنوتیپ از همدیگر شود به عنوان نشانگر بین آنها شناخته می‏شود (فصیحی هرندی، 1374). پس به طور کلی برای آنکه صفتی به عنوان نشانگر ژنتیک مورد استفاده قرار گیرد باید حداقل واجد دو ویژگی زیر باشد:
1- در بین دو فرد متفاوت باشد (چند شکلی نشان دهد) و
2- به توارث برسد.
به طور کلی می‏توان نشانگرها را به سه دسته مورفولوژیکی، سیتوژنتیکی و مولکولی تقسیم بندی کرد:
2-9-1نشانگرهای مورفولوژیکی
نشانگرهای مورفولوژیکی عمدتاً هم‏ردیف با صفات کیفی هستند که در طبیعت یافت می‏شوند و یا در آزمایشات جهش‏زایی بدست می‏آیند (یوجایل و همکاران، 2003) و اولین نشانگرهای ژنتیکی بودند که از اوایل قرن 20 میلادی مورد استفاده قرار گرفته و از طریق مشاهده رتبه‏بندی می‏شدند (باسیل و همکاران، 2004). این نشانگرها پیامد جهش‏های قابل رویت در مورفولوژی سازواره‏اند و عمدتاً توسط یک ژن کنترل می‏شوند و در صورتی می‏توانند به عنوان نشانگر ژنتیکی مورد استفاده قرار گیرند که بیان آنها در طیف وسیعی از محیط‏های مختلف تکرارپذیر باشد (نقوی و همکاران، 1386). برآورد روابط ژنتیکی و ارزیابی تنوع ژنتیکی بر مبنای صفات مورفولوژیک، فیزیولوژیک و زراعی می‏تواند برای سازماندهی ژرم‏پلاسم، گزینش والدین مناسب برای دورگ‏گیری و تولید جمعیت‏های در حال تفرق سودمند باشد. توسعه کلکسیون‏های مرکزی برای شناسایی ژن‏های مفید و همچنین ارزیابی صفاتی که اندازه‏گیری آنها سخت و پرهزینه است، مؤثر می‏باشد (هارچ و همکاران، 1997). با وجود اینکه بررسی‏های مورفولوژیک هم‏چنان به عنوان مبنا و اولین مرحله در مطالعه پتانسیل ژرم‏پلاسم و طبقه‏بندی آنها مورد استفاده قرار می‏گیرند، اما اغلب به تنهایی نمی‏توانند برای شناسایی روابط ژنتیکی ارقام بکار گرفته شوند (کری‏هالو و دوایودی، 2003). از جمله معایب این نوع ارزیابی اثرات شدید محیط بر این گونه صفات از جمله صفات زراعی است و این امر موجب می‏گردد، صفات زراعی نتوانند انعکاس دقیق و درستی از میزان تنوع ژنتیکی در اختیار اصلاح‏گر قرار دهند (کرمی و همکاران، 1389). و علاوه بر تأثیر محیط ، سن گیاه نیز مشکل بعدی است زیرا برای مشاهده آنها باید تا مدت‏ها منتظر ظهورشان ماند که برای گیاهان چند ساله بسیار مشکل است (میرمحمدی میبدی، 1382)، از جملع معایب دیگر آ‏ن‏ها این است که اغلب دارای توارث غالب و مغلوبی بوده و اثرات اپیستازی و پلیوتروپی دارند، فراوانی و تنوع کمی دارند و کار مشاهده و ثبت آنها زمان‏بر است (نقوی و همکاران، 1386).
2-9-2نشانگرهای مولکولی
اصطلاحانگشت‏نگاريمولکوليبطورکليبهکاربردتواليخاصيازمولکولDNAجهتشناساييافراد،ژنوتیپ‏هاولاین‏هااطلاقمي‏شود. روش‏انگشت‏نگاريمولکوليبه همراهنشانگرهايمورفولوژيکي وفيزيکوشيمياييكاربردوسيعيرادرژنوتيپ‏يابيوتجزيهتحليلتنوعژنتيكيگياهانزراعيووحشيپيدانمودهاستکهمی‏توانبه مواردشناساييارقام،تعيينحقوقمالكيتمعنويارقام،آزمون خلوصژنتيکي،بررسيقرابتژنتيكي،آزمونتمايزيکنواختيپايداري(DUS)اشارهنمود.سازمانبينالملليحمايتازارقامجديدگياهي(UPOV)، کميتهروش‏هايمولكوليوبيوشيمياييرابرايبررسيكاربردنشانگرهايمولكوليدرسيستمثبترقمتشكيلدادهاست.اين كميته،ازمياننشانگرهايمولکوليمختلفنشانگرهايريزماهوارهرابه عنوانبهترينروشموجودبرايانگشت‏نگاريDNAجهتقضاوت درشناساييوتشخيصارقاممشتقشدهمعرفينمود (سینگ و همکاران، 2004وUPOV-BMT، 2002). این نشانگرها با انواع متعدد و مزایای بسیار، به عنوان یک نشانگر ابزار تکمیلی همراه نشانگرهای مورفولوژیکی و فیزیولوژی در بررسی روابط فیلوژنتیکی گیاهی مورد استفاده قرار می‏گیرند، زیرا تحت تأثیر شرایط محیطی نبوده و در هر مرحله از رشد گیاه قابل استفاده هستند (مانیفستو و همکاران، 2001). از نشانگرهای مولکولی در مواردی مانند ایحاد نقشه‏های ژنتیکی و فیزیکی در موجودات زنده و شناسایی ژن‏های کمی و کیفی و طبقه‏بندی دقیق آنها استفاده می‏شود (قره‏یاضی، 1375). امروزه استفادهاز نشانگرهای مولکولی برای انگشت‏نگاری ژنتیکی جایگاه ویژه‏ای پیدا نموده است و نشانگرهای مولکولی خصوصاً در آشکار نمودن تنوع ژنتیکی گیاهان خویشاوند وقتی نشانگرهای فنوتیپی قادر به تشخیص آن نیستند، مفید می‏باشند.
نشانگرهای DNA نسبت به نشانگرهای مورفولوژیکی کاراتر و قابل اعتمادتر بوده، از نظر تعداد نامحدود و معمولاً کمتر تحت تأثیر محیط قرار می‏گیرند (نقوی و همکاران، 1386). استفاده از اطلاعات مولکولی در مقایسه با خصوصیات مورفولوژیکی برای بررسی روابط فیلوژنی، از چندین مزیت برخوردار است. به عنوان مثال: الف) هیچ گونه ارزیابی شخصی در تعیین وضعیت دخیل نیست، ب) به دلیل اینکه ساختمان DNA در تمام موجودات زنده از چهار باز نوکلئوتید تشکیل شده است، بنابراین امکان مطالعه مستقیم متنوع‏ترین اشکال حیات وجود دارد، ج) میزان اطلاعات حاصله بسیار زیاد بوده و بدست آوردن این اطلاعات برای گونه‏های مورد نظر در آزمایشگاه نسبتاً ساده است. همچنین در اختیار بودن مزایایی مثل هزینه کم، کامپیوترهای پرقدرت و نرم‏افزارهای جدید، منجر به استفاده رایج از روش‏های مولکولی در بازسازی تاریخ تکاملی موجودات زنده در سطوح مختلف تاکسونومیکی شده است (کومار و فیلیپسکی، 2001). اساس این دسته از نشانگرها تجزیه و تحلیل مستقیم DNA می‏باشد. در مدت یک دهه نشانگرهای DNA تکامل قابل توجهی پیدا کردند به طوری‏که انواع مختلف نشانگرهای DNA با تفاوت‏های زیادی از نظر تکنیکی و روش تولید، نحوه کاربرد، امتیازبندی و تفسیر نتایج ابداع و معرفی گردیدند. بدون تردید، کشف واکنش زنجیره‏ای پلی‏مراز PCR بیشترین نقش را در توسعه و تکامل نشانگرهای DNA داشته است (نقوی و همکاران، 1386). علی‏رغم توانایی بسیار زیاد نشانگرهای مولکولی هنوز ابهامات زیادی وجود دارد که باید قبل از تحقق کامل این تکنولوژی به آنها پاسخ داده شود. به عنوان مثال عدم شناسایی تنوع در سطح مولکولی از طریق این تکنیک‏ها الزاماً به منزله عدم وجود تنوع ژنتیکی مفید برای اصلاح کننده نیست، زیرا همواره ممکن است روند انتقال‏پذیری این نشانگرها نسبت به هم و در ژنوم‏های متفاوت متغیر باشد (باقری و همکاران، 1377). نشانگرهای مولکولی را به دو دسته نشانگرهای پروتئینی و نشانگرهای مبتنی بر DNA تقسیم‏بندی می‏کنند (عبدمیشانی و شاه‏نجات، 1377).
2-9-3نشانگرهای پروتئینی
مطالعات اولیه مولکولی با اهداف طبقه‏بندی با استفاده از نشانگرهای پروتئینی انجام می‏شد. نشانگرهای پروتئینی فرآورده نهایی ژن‏های ساختاری بوده که در واقع بیانگر تنوع موجود در سطح نوکلئوتیدی ژنوم هستند. اما از آنجا که محصولات ژن از روی قسمتی از توالی‏های DNA ساخته می‏شوند در برگیرنده همه تغییرات موجود در سطح DNA نیستند و نمی‏توانند نماینده کل ژنوم باشند. یکی از نشانگرهای پروتئینی معمول نشانگرهای آیزوزایمی هستند که چندین دهه است از آنها استفاده می‏شود. آیزوزایم‏های شکل‏های مختلف یک آنزیم‏اند که اغلب تحرک الکتروفورزی متفاوتی دارند که در بسترهای نشاسته‏ای یا اکریل‏آمیدی از یکدیگر جدا می‏شوند (چاوالا، 2000). این نشانگرها اکثراً همبارز هستند و در بررسی‏های طبقه‏بندی، ژنتیکی و تکاملی گیاهان و همچنین مطالعات اکولوژیکی کاربرد فراوانی داشته و می‏توانند ارقام قابل کشت را از همدیگر تفکیک کنند اما به دلایلی از جمله وقت‏گیر و پرهزینه بودن، نیاز به حجم زیاد نمونه با کیفیت بالا و حجم اطلاعات دریافتی اندک با وجود دقیق بودن زیاد کنار گذاشته شدند (ویدن و لمب، 1987). از دیگر عیوب این نشانگرها کم بودن تعداد آنها و محدود شدن به بافت‏های خاص و مراحل رشدی موجود زنده است، همچنین در مورد آیزوزایم‏ها برای هر آنزیم یک روش رنگ‏آمیزی خاصی بایستی انجام شود که کاربرد این روش‏ها را محدود می‏سازد. بعضی از تغییرات پروتئینی نیز به علت تغییرات پس از ترجمه است نه ناشی از توالی ژنوم و نمی‏توان از این تغییرات به عنوان نشانگر استفاده کرد (چاوالا

Author:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *