کاربرد بیوتکنولوژی در کاهش اثر تنش های غیر زنده ی محیطی بر جن

کاربرد بیوتکنولوژی در کاهش اثر تنش های غیر زنده ی محیطی بر جنگل ها و مراتع

--------------------------------------------------------------------------------

چکیده :

جنگل ها و مراتع ، سرمایه های سبز با ارزشی هستند که تخریب آن ها ، بستر بسیاری عوامل موثر بر سلامتی جوامع انسانی را دچار چالش می کند . در شرایط فعلی ، بسیاری از کشور ها در صدد هستند که به هر شکل ممکن این گنجینه ی طبیعی را حفظ کنند . بیوتکنولوژی به عنوان روشی موثر می تواند تنش های محیطی را به کنترل درآورد . تولید پایه های مقاوم در مقابل تنش های خشکی ، از طریق بکارگیری روش های بیوتکنولوژی و مهندسی ونتیک و انتقال ون های 

مقاوم ، اهمیت بسزایی در حفظ منابع طبیعی کشور دارد . برای مثال انتقال ون های القا پذیر در مقابل تنش کم آبی و ... به گیاهان که بتوانند شرایط کمبود آب را تحمل کنند ، قابل ذکر می باشد . در مورد تنش شوری نیز بیوتکنولوژی با تولید پایه هایی که بتوانند در شرایط شوری رشد و نمو کنند امکان زیر کشت بردن ده ها هزار از این اراضی بسیار مهم را فراهم می آورد . همچنین نقش هورمون های گیاهی و وجود آئرانشیم ها در مورد گیاهانی که تحت تنش غرقاب قرار دارند نیز از عواملی است که توسط بیوتکنولوژی بررسی می شود . گرچه تنش سرما به علت سازگاری طبیعی جنگل ها و مراتع از اهمیت کمتری برخوردار است ، لکن بیونکنولوژی در این زمینه نیز راهکارهایی را به در بر خواهد داشت . نتیجه گیری کلی اینکه تنش های محیطی تاثیرات زیادی بر عرصه های منابع طبیعی می گذارد و تا کنون خسارات قابل توجهی نیز داشته است . تولید گونه های مقاوم به تنش های محیطی از طریق انتقال ون های مقاوم به گونه های مختلف ، شاید از جمله بهترین روش هایی باشد که بشر امروز می تواند به خدمت بگیرد . مقاله حاضر این هدف را دنبال می کند که نشان دهد بیوتکنولوژی ، می تواند در خدمت حفظ جنگل ها و مراتع باشد .

مقدمه :

از جنگل ها و مراتع ، سرمایه های سبز با ارزشی هستند که تخریب آن ها ، بستر بسیاری عوامل موثر بر سلامتی جوامع انسانی را دچار چالش می کند . در شرایط فعلی ، بسیاری از کشور ها در صدد هستند که به هر شکل ممکن این گنجینه ی طبیعی را حفظ کنند . برای دستیابی به این هدف ، شیوه های گوناگونی به خدمت گرفته شده است . از آنجا که تنش های محیطی غیر زنده به نوعی بر عرصه های جنگلی تاثیرات منفی قابل توجهی می گذارد ، کنترل این تنش ها ، برای وجود محیط زیستی پایدار ، اجتناب ناپذیر است . بیوتکنولوژی ، به عنوان روشی قدرتمند و موثر می تواند تنش های مورد اشاره را به کنترل درآورد . تحقیقات بیوتکنولوژی و مهندسی ونتیک با هدف افزایش بازده از یک سو و جلوگیری از خسارات و ضایعات از سوی دیگر ، این امکان را می دهد تا با حداقل ضایعات زیست محیطی و صرف حداقل سرمایه ، مشکلات این بخش را حل کرده و موجبات افزایش تولید این بخش جنگل ها و مراتع را در سطح کلان و با هدف توسعه پایدار فراهم کرد .

جنگل ها و مراتع کشور با گستره ی وسیع و پهناور از حیث تامین مواد غذایی جامعه ، مصنوعات چوبی و محصولات کاغذی ، تامین تعداد زیادی از مایحتاج عمومی جامعه ، جلوگیری از فرسایش و از بین رفتن خاک ، حفظ آب و نزولات آسمانی ، نقش مهمی دارد و تلاش در جلوگیری از نابودی این منابع برای رسیدن به خودکفایی از اهمیت حیاتی برخوردار است .

در گذشته ، اولین رهیافت برای کاهش اثرات تنش های محیطی ، عموماً بر استفاده از کودها ، اصلاح خاک ، آبیاری و آفت کش ها متکی بود . چنین رهیافت هایی ، اکنون به عنوان عوامل بی ثباتی اکوسیستم تلقی شده و مسلماً گزینه ای برای رفع این محدودیت ها نخواهد بود . بنابراین هدف اصلی در علوم گیاهی جدید برای سازگار نمودن گیاهان

به شرایط محیطی این است که مکانیسم های مقاومت گیاهان به تنش ها درک گردیده و از این دانش برای تغییر ونتیکی گیاهان و حتی به منظور افزایش مقاومت به تنش ها بهره برداری گردد . این امر یکی از جالب ترین و پویا ترین زمینه های تنش های گیاهی است که جنبه های مختلفی از زیست شناسی مولکولی و سلولی را از طریق فیزیولوژی و اکولوژی گیاهی تا قلمرو زراعت ، اصلاح نباتات و فن آوری زیستی ( بیوتکنولوژی ) در برمی گیرد .انجام تحقیقات بیوتکنولوژی در راستای بهینه سازی استفاده از چوب ، فرآوری و افزایش بازده جنگل های طبیعی و دست کاشت و بهبود کیفی آن ها به منظور استفاده بهینه در بخش صنعت نقش به سزایی در رفع نیازهای کشور خواهد داشت . و نیز در بحث مقاومت گونه های جنگلی در مقابل تنش های غیر زنده به شکل چشمگیری می تواند موثر واقع شود . مقاله ی حاضر قصد دارد در حد بضاعت این مهم را مورد بررسی قرار دهد .





تنش های محیطی :



در یک تقسیم بندی کلی ، می توان تنش ها را به دو گروه زنده و غیر زنده تقسیم کرد و تنش های زنده شامل تاثیر قارچ ها ، باکتری ها ، ویروس ها و حشرات بوده ، و تنش های غیر زنده به تاثیرات سوء عواملی همچون خشکی ، شوری ، دما ، باد ، سرما و ... مربوط می شود که مجموع این دو دسته تنش می تواند تاثیر منفی قابل توجهی بر عملکرد ، از بین رفتن حاصلخیزی خاک و در مواردی عدم امکان تداوم کشاورزی گردد. نوشتار حاضر بر تنش های غیر زنده تاکید خواهد داشت . گفتنی است که اصولاً تنش ها ، عواملی هستند که به نوعی روند زندگی و زیستی گیاهان اعم از زراعی و یا جنگلی را دچار اختلال می کند . ذیلاً ضمن بررسی مختصر در مورد هر یک از عوامل تنش زا ، نقش بیوتکنولوژی در کاهش تنش مورد نظر روی جنگل ها نیز مورد کنکاش قرار می گیرد .





تنش خشکی :

گیاهان حدود 400 میلیون سال است که از زمان ترک دریاها و سکنی گزیدن در خشکی های کره ی زمین همواره با تنش رطوبتی مواجه هستند . هنگامی که خشکی روی می دهد ، گیاهان عالی همیشه مجبور بوده اند که آن را تحمل نموده یا چرخه ی زندگی شان را جهت دوری جستن از آن تنظیم نمایند . لذا در تکامل گیاهان خشکی زی ، نیاز آن ها به جستجو ، جذب ، انتقال و نگهداری آب به عنوان یک نیروی عمده ی محرک عمل کرده است . با وجود این ، خشکی ، هنوز عمده ترین محدودیت در تولید محصولات زراعی است . مکانیزم های متضمن مقاومت به خشکی ، که در چنین دوره ی زمانی طولانی به وجود آمده اند ، فراوان بوده و هنوز به طور کامل شناخته نشده اند .

در خصوص جنگل ها و مراتع نیز گفتنی است که کمبود آب و نزولات آسمانی ، به ویوه در جنگل های زاگرس از عوامل عمده ی کاهش رشد و استقرار گونه ها در این عرصه هاست . با توجه به گستره ی وسیع این جنگل ها و مراتع و اهمیت آن ها از نظر اکولوژیکی و نیز حفظ خاک و نزولات آسمانی ، جستار های پژوهشی در این مورد کاملاً ضروری است . تولید پایه های مقاوم در مقابل تنش های خشکی ، از طریق بکارگیری روش های بیوتکنولوژی و مهندسی ونتیک و انتقال ون های مقاوم ، اهمیت بسزایی در حفظ منابع طبیعی کشور دارد . برای مثال انتقال ون های القا پذیر در مقابل تنش کم آبی و ... به گیاهان که بتوانند شرایط کمبود آب را تحمل کنند ، قابل ذکر می باشد . این مهم در حوزه ی فعالیت های بیوتکنولوژی قابل دستیابی است ، که می توان به انتقال ون هایی همچون اسموتین اشاره کرد که به منظور اصلاح و تولید گونه هایی که در شرایط کمبود آب ، بهتر مستقر شده و رشد و نمو کنند ، راه حلی پویا و عملی در مبارزه با عارضه ی خشکی و عاری از پوشش شدن عرصه هایی است که مقدار بارندگی در آن ها کم است .



تنش شوری :

وقتی که خاک شور می شود ، پتانسیل آب آن ( انروی آزاد آب در یک سیستم ) توسط پتانسیل اسمزی ناشی از نمک های حل شده ، پایین می آید ، در نتیجه ، پتانسیل آب در کل گیاه نیز در هر نقطه ای ، کم می شود ( علامت مشخصه ی تنش آب ) که در نهایت به صورت ترمودینامیکی نسبت به شیب پتانسیل خاک به آب ، به حالت تعادل می رسند .

شوری نیز از دیگر عواملی است که به خصوص در کاهش تولید بخش مرتع ( گونه های جنگلی طبیعی ، اگر

ماندگار شده باشند ، با شرایط محیطی ، از جمله شوری سازگارند ) و بیابانی شدن عرصه های مرتعی نقش اساسی دارد . عرصه های وسیعی از اراضی حاشیه کویر و اراضی حاشیه دریاچه ها ( مانند دریاچه ارومیه ) به دلیل شوری ، عاری از پوشش گیاهی هستند ، که راه حل مبارزه با این مشکل ، اصلاح و تولید گیاهانی است که بتوانند در شرایط شوری رشد و نمو کنند ، که این مهم نیز از بیوتکنولوژی ساخته است . از سویی در مناطق وسیعی از کشور ، شرایط کشت برای تولید درختان سریع الرشد ، مناسب است . این اراضی شامل سواحل دریاچه ارومیه و کناره ی رودخانه های پر آب جنوب کشور می باشد . کاربرد بیوتکنولوژی برای تولید پایه هایی که بتوانند در شرایط شوری رشد و نمو کنند ، امکان زیر کشت بردن ده ها هزار هکتار از این اراضی بسیار مناسب را فراهم می آورد . بنابراین ، بهره گیری از بیوتکنولوژی برای تولید گیاهان مقاوم به خشکی و شوری ، از نخستین عوامل موفقیت در امر بیابان زدایی است .



تنش غرقاب یا نقش اکسیژن :

به نظر می رسد زنده ماندن ریشه ها در شرایط کمبود اکسیژن ، بسته به گونه گیاهی ، مستلزم چندین مکانیسم می باشد . دو مکانیسم متابولیکی مهم در این خصوص وجود دارد . وجود آئرانشیم ها در گیاهان مناطق مرطوب و مناطق غیر مرطوب ، اثر قابل توجهی در مقاومت دراز مدت ریشه ها به شرایط بی هوازی با حمایت تنفس هوازی ریشه ها و رشد گیاه در خاک های غرقاب دارد . نقش هورمون های گیاهی در مقاومت به غرقاب هنوز روشن نیست . اطلاعات بشر در مورد غرقاب بودن و اثرات آن بر خاک یا نقش اکسیژن به واسطه ی مکانیسم های به کار گرفته شده در چند سال گذشته با استفاده از روش های مولکولی افزایش یافته است . گرچه برخی از آن ها جنبه های فرضیه ای داشته و نیاز به شواهد بیشتری دارد .



تنش سرما :

اگر چه تنش سرما ، به ویوه به شکل یخ زدگی در اندام های گیاهی ، همواره یکی از مشکلات جدی زراعت ها و باغ ها بوده است ، لیکن به نظر می رسد در بخش جنگل و مرتع ، از اهمیت کمتری برخوردار باشد ، چرا که به ویوه در جنگل ها و مراتع طبیعی ، سازگاری طبیعی که در طی زمان های طولانی صورت گرفته ، موجب گردیده که این گیاهان از مقاومت لازم برخوردار باشند . معهذا در اینجا نیز بیوتکنولوژی با ایجاد و تولید گونه ها و ارقام مقاوم به سرما و تنش های دمایی پایین ، این مشکل را تا حد زیادی کنترل نماید .



نتیجه گیری :

تنش های محیطی غیر زنده از قبیل : خشکی ، شوری ، سرما و ... می تواند تاثیرات زیادی بر عرصه های منابع طبیعی ( جنگل ها و مراتع ) بگذارد و خسارات قابل توجهی را به همراه داشته باشد . یکی از بهترین شیوه هایی که می تواند این تنش ها را کنترل کند ، بهره گیری از بیوتکنولوژی و مهندسی ونتیک است . اگر چه از این فن آوری جدید در بخش جنگل ها و مراتع ، همپای زراعت و باغبانی استفاده نشده است ، اما به ناچار برای حفظ تعادل زیست محیطی و دستیابی به توسعه پایدار ، بایستی از این دست مایه علم بشری استفاده شود . تولید گونه های مقاوم به تنش های خشکی ، شوری ، غرقابی شدن و سرما و یخ زدگی از طریق انتقال ون های مقاوم به گونه های مختلف ، شاید از جمله بهترین روش هایی باشد که بشر امروز می تواند به خدمت بگیرد . مقاله حاضر این هدف را دنبال کرد که نشان دهد بیوتکنولوژی ، می تواند در خدمت حفظ جنگل ها و مراتع باشد .



فهرست منابع :

1- بسرا , آ . اس – بسرا ، آر . ک; ترجمه : کافی ، محمد – مهدوی دامغانی ، عبدالمجید ; مکانیسم های مقاومت گیاهان به تنش های محیطی ، چاپ اول ، زمستان 1379 ، دانشگاه فردوسی مشهد

2- نادری شهاب ، محبت علی ; استراتوی های تولید گیاهان انتقال ون یافته مقاوم به ویروس ها ، ( a ، 1376پژوهش و سازندگی ، شماره 34 ، بهار 1376 ، صفحه 65-62 )

3- نادری شهاب ، محبت علی ; ارزیابی بروز ون پروتئین پوششی ویروس های گیاهی در گیاهان انتقال ون یافته شبدر سفید ( b ، 1376 ، پژوهش و سازندگی شماره 34 ، بهار 1376 ، صفحه 73-68)

4- نادری شهاب ، محبت علی ; 1377 ، تحقیقات بیوتکنولوژی در راستای افزایش بازده جنگل ها و مراتع ، رهیافت ، شماره 19

5_ blum a . and sullivan c.y . ( 1986 ) the comparative drought resistance of landraces of sorghum and millet from dry and humid regions . annals of botany , 57 , 835-846

6- feiteston , j., s., pyne , j . and kim , l . 1992 . thuringiensis : insects and beyond . biotechnology , bacillus , 10 : 271-275 .7- huang b., nesmith d . s., bridges d.c . and johnson j.w. ( 1995 ) . responses of squash to salinity , water logging , and subsequent drainage : root and shoot growth . journal of plant nutrition , 18 , 141-152

8- leggewie , g., willmitzer , l. and reiesmier , 1997 . two cdnas from potato are able j.w. complement a phosphate uptake-deficien homutant : identification of phosphate transporteryeasthigher plants . the plant cell , 9 : 381-392