زیست فناوری و کاربردهای آن- قسمت چهارم

۱) محصول تجاری Fruit Boost:

گرد افشانی عبارت است ازانتقال دانه های گرده پرچم یک گل به روی کلاله مادگی همان گل یا گل دیگری از همان گونه. گرده افشانی ممکن است به طور مستقیم یا غیر مستقیم انجام شود. در گرده افشانی مستقیم دانه های گرده یک گل به روی مادگی همان گیاه قرار می گیرد. این نوع گرده افشانی به طور معمول در یک گل هرمافرودیت(گلی که هم پرچم و هم مادگی دارد) انجام می گیرد. همچنین در مواردی مانند گل نخود که گلبرگها فضای مسدودی بوجود آورده و پرچمها و مادگی در آن جای می گیرند اجبارا گرده افشانی مستقیم انجام می گیرد. گرده افشانی غیر مستقیم حالتی است که در آن گرده افشانی بین دو گل از یک گونه که دارای دو گیاه مجزا قرار دارند انجام می گردد. در این حالت دو والد در پیدایش نسل جدید شرکت می کنند و در نتیجه نسل حاصل متنوعتر بوده و موقعیت مناسبتری برای سازش با محیط را دارا می شوند. گرده افشانی بوسیله حشرات در بین گیاهان بسیار رایجتر است گلهایی که به کمک حشرات گرده افشانی می کندد سازگاریهای خاص حاصل کرده اند این گلها با رنگ، بو یا شهد خود حشرات را بسوی خود جلب می کنند. زنبور عسل یکی از مهمترین عوامل گرده افشانی در باغات میوه محسوب می شود و جایگاه ویژه ای را در افزایش کمی و کیفی تولیدات کشاورزی دارا می باشد. موهای فراوان بدن زنبور عسل هنگام جمع آوری شهد با گرده های گل تماس پیدا کرده و تعداد زیادی به آنها می چسبند که پس از پرواز روی گل مجاور چند عدد بر روی مادگی آن را بارور و تبدیل به میوه می کند.

باغ سیبی که در آن تمام مراقبتهای لازم مانند شخم، کود و سمپاشی را انجام داده ولی زنبور عسل برای باروری گلها در نزدیکشان مستقر نشده هکتاری حدود ۵ تن محصول تولید می کند در حالی که با استقرار ۳ کندو با جمعیتهای قوی در همین باغ می توان محصول را به ۵۰ تن سیب در هکتار و حتی بیشتر افزایش داد.

اخیرا یکی از شرکتهای بیوتکنولوژی دنیا اقدام به تولید فرمون سنتیتیک غدد آواره ای ملکه زنبور عسل نموده است. که از آن برای منظور زیر استفاده می کند:

۱) جذب توجه زنبوران به باغ میوه

۲) معرفی ملکه جدید بدون ایجاد بی نظمی در کندو

● بیوتکنولوژی در تولید دامهای اهلی

بیوتکنولوژی مزایای جدیدی برای تولید کنندگان روستایی منطقه در سطح کوچک دارد. یکی از مهمترین آنها قیمت کم واکسنها می باشد. استفاده دیگر، توسعه تولیدات جدید شامل مواد مغذی دامی ،غذاوداروهای تهیه شده از تولیدات دامی است.طبق بررسی منطقه ای FFTC اخیرا صورتی از تولیدات وتکنولوژیهای مفید تنظیم شد.

● اصلاح نژاد دامهای اهلی

اصلاح نژاد دامهای اهلی از نظر کلاسیک خیلی موفق بوده وروند آهسته ای دارد.چندین دهه نیاز است یک جمعیت دام اهلی با رفتارهای ژنتیکی پیشرفته اصلاح شوند.بیوتکنولوژی راه را برای تولید آسانتر دامها با ویژگیهای ژنتیکی پیشرفته جهت تکثیر سریع این دامها هموار می کند.یک پیشرفت مهم در انتقال جنین در جنینهای بدست آمده از ماده های اصلاح شده ممتاز میباشد که جهت آبستنی به دامهای دیگر منتقل می شود.این ماده ها شاید تخمهای بیشتری نسبت به نرمال تولید کنند. در نتیجه تزریقات هورمونی که باعث ایجاد چند تخمک گذاری (superovulation ( میشود، نه تنها جنین بلکه تخمهای لقاح نشده (اووسیت)را میتوان از مادران ممتاز بدست آورد.تلقیح مصنوعی جهت تولید چندین جنین از طریق انتقال به مادران غیر وابسته جهت دوره آبستنی انجام می شود.پیشرفتهای دیگر در استفاده از بیوتکنولوژی در تولید دامها شامل تولید کلون ها (از نظر ژنتیکی ،نتاج یکسان )،تکنیکهای پیشرفته منجمد کردن اسپرم که برای تلقیح مصنوعی به کار می رود.در تولیدطیور این امکان وجود دارد که جنینهای جوجه را بارور کرد و آن را داخل یک تخم مصنوعی کشت داد تا آماده تخم گذاری شود.این عمل امکان دستکاری در یک مرحله جدید قبل از تشکیل تخم را می دهد.از لحاظ ژنتیکی دامهای ممتاز هنوز هم مثل همیشه اساس اصلاح نژاد دامی می باشند. بهر حال با بیوتکنوژی از بهترین دامهای ماده به عنوان یک منبع ماده ژنتیکی برتر نسبت به یک منبع مستقیم نتاج استفاده می شود.این بدین معناست که آنها یک سرعت تولید مثلی بالاتری نسبت به دیگران دارند. گاومیش آبی به عنوان مثال هر دو سال یکبار فقط یک گوساله تولید می کند. superovulation و انتقال جنین بدین معناست که گاومیش تنها جهت پرورش چندین گوساله هر سال مورد استفاده قرار بگیرد.

● سلامتی دام

▪ تست نقصهای ژنتیکی

بیوتکنولوژی شامل تست DNA از نمونه های خون میباشد که اکنون میتواند برخی ضعفهای ژنتیکی را تشخیص دهد.دامهای حامل ژنها ی ناقص قبل از استفاده برای اصلاح نژاد تشخیص داده می شود.خوکها با این ژن نسبت به استرس آسیب پذیرند.آن علایم به هنگام داد وستد یا انتقال برای فروش زیاد می شود.در شرایط استرس خوکها با این سندرم لرزش ماهیجه یا دم را نشان می دهند.تنفس آنها ضعیف شده ،پوستشان قرمز و پر از لکه و درجه حرارت بدن افزایش می یابد.در نتیجه حیوان شاید ضعیف شده یا بمیرد. از معایب دیگر سندرم اینکه لاشه حیوان کشتار شده اغلب رنگ پریده و دارای گوشت خراب است که باعث کاهش قیمت آن می شود.این دلیل کاهش اقتصادی سندرم ناقوس مرگ میباشد.رابطه ای بین حساسیت به هالوتان واختلال استرسی مربوط به خوک پیدا شد.با استفاده از ماسک ،گاز هالوتان به خوکچه درطول ۳دقیقه داده شد.وقتی به خوکها با سندرم استرس خوکی ،هالوتان داده شداعضای بدن محکم وسفت شد.این علایم در خوکهای نرمال دیده نشد.یک تست جدیدDNA که میتواند ژن تولید کننده سندرم استرس خوکی را تشخیص دهدکشف شده است.خوکهای حامل این ژن شناسایی شده واز برنامه های اصلاح نژادی خارج شده است.

▪ بیماریهای ژنتیکی گله

چند تست DNA برای کشف بیماریهای ارثی گله در دسترس است که برای نژادهای اصلاح شده ملی ژاپن استفاده می شود.این تستهادر گاوهای نر گوشتی جوان مورد استفاده در برنامه های تلقیح مصنوعی بکار می روند. موقعیتها ی شناسایی شده با این تستها شامل چسبندگی گویچه های سفید خون که باعث عفونتها ی مکرر باکتریایی،توقف رشد ومرگ در طول اولین سال زندگی وکمبودفاکتور ۱۳که از لخته شدن خون به طور نرمال جلوگیری می کندمی شود.تعدادی به دلیل خونروی شدید ازبند ناف و بقیه از خونریزی داخلی خواهند مرد.

▪ واکسنهای جدید برای دامها ی اهلی

یکی از مهیج ترین تولیدات بیوتکنولوژی یکسری واکسنها ی جدید جهت حفاظت دامها از امراض است.برخی از آنها ارزانتر بوده ،موثرتر از واکسنهای موجود می باشد.بقیه ، واکسنهای جدیدی هستند که عمل حفاظت در مقابل برخی بیماریهای عفونت زا را انجام می دهند.برخی مثالها از واکسنهای جدید شامل واکسنهای ترکیبی درخوکها که در مقابل ۳نوع عفونت شش حفظ می کند.در کره ،یک واکسن مؤثرتروجدید دربرابر تب خوکی،یک بیماری بسیار عفونی است.

تولید SCP از متانول، راه حل بیوتکنولوژی برای معضل کمبود خوراک دام و طیور

مشکل کمبود آب در سطح جهان و به تبع آن خشکسالی و از بین رفتن منابع طبیعی،‌ باعث شده است که کمبود علوفه و غذای دام، به یکی از مهمترین دغدغه‌های صنعت دامپروری بدل شود. بیوتکنولوژی می‌تواند با تولید پروتئین‌های افزودنی نظیر SCP، ضایعات غنی شده، اسیدهای آمینه و آنزیم‌های کمک‌هضم‌کننده و همچنین با طراحی و تهیه علوفه‌های بهتر با استفاده از تغییر ژنتیکی گیاهان و تعادل اسیدهای آمینه، نیازهای تغذیه‌ای دام و کمبودهای آن را برآورده سازد. متن زیر مروری کوتاه بر برخی روش‌های تولید پروتئین تکنولوژی یاخته (SCP) دارد که یکی از دستاوردهای بیوتکنولوژی در زمینة غذای دام و طیور است:

ـ تولید SCP از هیدروکربن‌های نفتی

ـ تولید SCP از متان

ـ تولید پروتئین تک یاخته (SCP) از متانول

● تاریخچه SCP

پروتئین تک‌یاخته (SCP) اصطلاحی پذیرفته شده برای توده سلولی میکروبی است که به عنوان غذای انسان و خوراک دام به کار می‌رود. این اصطلاح برای اولین بار در سال ۱۹۸۶ توسط پروفسور کارول ویلسون در انستیتو تکنولوژی ماساچوست (MIT)، به کار برده شد. این اصطلاح برای مادة با محتوای پروتئینی کمتر از ۶۵ درصد مناسب نیست و کمیتة تخمیر واحد بین‌المللی شیمی محض و کاربردی، اصطلاح "تودة سلولی تک‌یاخته " را برای چنین مواردی توصیه می‌کند. همچنین مناسب‌تر است، برای تودة سلولی محتوی پروتئین به دست آمده از قارچ، اصطلاح "پروتئین قارچی " که اخیراً در بسیاری از منابع بکارگرفته شده است، استفاده شود. اولین کنفرانس بین‌المللی در مورد SCP در سال ۱۹۶۷ در انستیتو تکنولوژی ماساچوست برگزار شد. در این زمان بیشتر پروژه‌ها در مراحل آزمایشگاهی بود. در کنفرانس دوم که در سال ۱۹۷۳ برگزار شد، بسیاری از کمپانی‌ها در کشورهای مختلف تولید SCP را در مقیاس صنعتی شروع کرده بودند. تولید SCP از مخمر تورولا برای اولین بار در جنگ جهانی اول توسط آلمان‌ها انجام شد. در اواسط سال ۱۹۳۰ و جنگ جهانی دوم، این امر مورد توجه بیشتری قرار گرفت و تولید آن به ۱۵ هزار تن در سال رسید. در سال ۱۹۵۹ تیم تحقیقاتی شرکت نفت بریتانیا مشاهده کرد که میکروارگانیسم مورد مطالعة آنها قادر به رشد بر روی نرمال پارافین است و در سال ۱۹۶۵ واحدی برای تولید SCP به میزان ۴۰۰۰ تن در سال، طراحی و ساخته شد و در نهایت در سال ۱۹۷۶ کارخانه‌ای با ظرفیت صد هزار تن در سال مورد بهره‌برداری قرار گرفت. در آن زمان، به‌دلیل محتوای بالای اسیدهای هسته‌ای SCP (که بخاطر دستیابی به سرعت رشد بالاتر توسط میکروارگانیسم‌های تک‌سلولی تولید می‌شود)، امکان استفاده از آن در خوراک انسان وجود نداشت. اما شرکت RHM در انگلستان با همکاری شرکت ICI در اواسط دهه ۸۰ میلادی پروتئین میکروبی تحت نام تجارتی Quorn تولید کرد که ساختاری شبیه به گوشت داشته و توسط رشد کپکFusarium graminerarum بر روی مواد نشاسته‌ای تولید می‌شد. این محصول بخاطر استفاده از کپک که بطور طبیعی دارای محتوای اسید هسته‌ای کمتری از باکتری‌ها می‌باشد و بخاطر اضافه کردن یک عملیات برای کاهش RNA در فرآیند تولید صنعتی، دارای محتوای هسته‌ای خیلی پایین می‌باشد و لذا استفاده از آن در خوراک انسان در انگلستان مجاز تشخیص داده شد. تولید اولیه این محصول در سال ۱۹۸۵، ۱۰۰۰ تن در سال بود و از موفقیت اقتصادی برخوردار شد، زیرا بجای کنجاله سویا با سویا و گوشت رقابت می‌کرد.

● تولید SCP از هیدروکربن‌های نفتی

هیدروکربن‌های موجود در نفت خام به ۵ گروه نرمال‌آلکان‌ها، ایزوآلکان‌ها، آلکان‌ها، سیکلوآلکان‌ها و آروماتیک‌ها تقسیم می‌شوند. در بین این مواد، نرمال‌آلکان‌های مایع به عنوان منبع کربن و انرژی، بیش از همه برای تولید SCP به کار برده شده است. اولین گزارش در مورد میکروارگانیسم‌های مصرف‌کننده هیدروکربن‌ها در سال ۱۸۹۵ توسط میوشی (Miyoshi) ارائه شد. او مشاهده کرد که قارچ Botrytis cinerea می‌تواند پارافین را جذب کند. پریر Perrier در سال ۱۹۱۳ استفاده هیدروکربن‌ها توسط مخمرها را اعلام نمود.

طی جنگ جهانی دوم، مقالاتی در مورد توسعة میکروبیولوژی نفت منتشر شده و جالب توجه این است که اکثر کارهای انجام شده بر روی باکتری‌ها بوده است. در اواخر دهة ۴۰، جزئیات رشد مخمر Cand_ida tropicalis در شرایط غیراستریل گزارش شد. همچنین باکتری‌های Micrococcus sphaeroides که از خاک ایستگاه‌های شارژ گاز جدا شده بود

● تولید جانوران ترانس‌ژنیک

تولید جانوران دست‌ورزی شده (ترانس‌ژنیک) نیز از دیگر دستاوردهای بسیار مهم زیست فناوری و ژنتیک جدید در عرصه علوم زیستی است که اهداف‌ ارزشمندی را دنبال می‌کند. جانور ترانس‌ژن علاوه بر ما‌دة ژنتیکی خود، واجد مقداری مادة ژنتیکی اضافی با منشا خارجی می‌گردد. این جانور باید قادر باشد که ژن بیگانه را به نسل‌های بعدی انتقال دهد. امروزه روش‌های متعددی برای ایجاد جانوران ترانس‌ژنیک ابداع شده است.

● آینده

کمتر شکی در مورد مدرن بودن زیست فناوری وجود دارد . بدون شک این فن آوری یک مد زود گذر نیست. انتظارات ایجاد شده برای توسعه تجاری مقاومت به علف کش ها و حشرات، آینده درخشانی را برای زیست فناوری کشاورزی خاطرنشان می نماید. با توجه به شواهد اولیه ای که در مورد استفاده از انتقال ژن های جدید به منظور ایجاد لاین های گیاهی سودمند برای تولید مواد شیمیایی ، از مواد دارویی گرفته تا پلاستیک های قابل تجزیه زیستی وجود دارد، چشم انداز آینده این زیست فناوری نیز امیدوار کننده است. زیست فناوری کشاورزی در مسیر خود از شروع به کار زیست فناوری تا تولید مزرعه ای محصولات تجاری با موانع متعددی از محدودیت های علمی و تکنولوژیکی تا مشکلات قانونی و مدیریتی ، عوامل اقتصادی و نگرانی های اجتماعی روبرو می باشد. فرضیه محافظه کارانه قوانین در اکثر کشور ها این است که تمام گیاهان تراریخت بطور بالقوه خطرناک هستند. خطرات احتمالی مرتبط با ژن منتقل شده ویا فتوتیپ ایجاد شده است نه روش های مورد استفاده برای انتقال ژن. تا کنون گزارشی در مورد اثرات مضر محیطی و یا دیگر خطرات پیش بینی نشده گیاهان تراریخت در هزاران آزمایش مزرعه ای صورت گرفته در عرصه بین المللی ارائه نگردیده است ، با این حال نگرانی های متعددی در رابطه با سیستم های کشاورزی ایجاد شده است. اکنون عکس العمل مصرف کننده به محصولات گیاهی تراریخته با آزادسازی تجاری واریته های پیشرفته در سطح تجاری سنجیده شده است. این آزاد سازی با افزایش انتشار اطلاعات در مورد گیاهان تراریخته به شکل قابل دسترس برای عموم، همزمان گردیده است. با این حال همچنان که محدودیت های تکنیکی برداشته می شوند، این احتمال وجود دارد که محدودیتهای تجاری به اصلی ترین موانع تبدیل گردند. زیست فناوری های جدید که در این عرصه خلق می گردند کاملا اختراعی بوده و واجد شرایط احراز حق حفاظت انحصاری و ملاحظه حقوق مالکیت معنوی می باشند.

منابع :

parsbiology

www.bio.org

www.biotech.about.com