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

● چكیده :
جنگل ها و مراتع ، سرمایه های سبز با ارزشی هستند كه تخریب آن ها ، بستر بسیاری عوامل موثر بر سلامتی جوامع انسانی را دچار چالش می كند . در شرایط فعلی ، بسیاری از كشور ها در صدد هستند كه به هر شكل ممكن این گنجینه ی طبیعی را حفظ كنند . بیوتكنولوژی به عنوان روشی موثر می تواند تنش های محیطی را به كنترل درآورد . تولید پایه های مقاوم در مقابل تنش های خشكی ، از طریق بكارگیری روش های بیوتكنولوژی و مهندسی ژنتیك و انتقال ژن های مقاوم ، اهمیت بسزایی در حفظ منابع طبیعی كشور دارد . برای مثال انتقال ژن های القا پذیر در مقابل تنش كم آبی و ... به گیاهان كه بتوانند شرایط كمبود آب را تحمل كنند ، قابل ذكر می باشد . در مورد تنش شوری نیز بیوتكنولوژی با تولید پایه هایی كه بتوانند در شرایط شوری رشد و نمو كنند امكان زیر كشت 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 كه تحت تنش غرقاب قرار دارند نیز از عواملی است كه توسط بیوتكنولوژی بررسی می شود . گرچه تنش سرما به علت سازگاری طبیعی جنگل ها و مراتع از اهمیت كمتری برخوردار است ، لكن بیونكنولوژی در این زمینه نیز راهكارهایی را به در بر خواهد داشت . نتیجه گیری كلی اینكه تنش های محیطی تاثیرات زیادی بر عرصه های منابع طبیعی می گذارد و تا كنون خسارات قابل توجهی نیز داشته است . تولید گونه های مقاوم به تنش های محیطی از طریق انتقال ژن های مقاوم به گونه های مختلف ، شاید از جمله بهترین روش هایی باشد كه بشر امروز می تواند به خدمت بگیرد . مقاله حاضر این هدف را دنبال می كند كه نشان دهد بیوتكنولوژی ، می تواند در خدمت حفظ جنگل ها و مراتع باشد .
● مقدمه :
از جنگل ها و مراتع ، سرمایه های سبز با ارزشی هستند كه تخریب آن ها ، بستر بسیاری عوامل موثر بر سلامتی جوامع انسانی را دچار چالش می كند . در شرایط فعلی ، بسیاری از كشور ها در صدد هستند كه به هر شكل ممكن این گنجینه ی طبیعی را حفظ كنند . برای دستیابی به این هدف ، شیوه های گوناگونی به خدمت گرفته شده است . از آنجا كه تنش های محیطی غیر زنده به نوعی بر عرصه های جنگلی تاثیرات منفی قابل توجهی می گذارد ، كنترل این تنش ها ، برای وجود محیط زیستی پایدار ، اجتناب ناپذیر است . بیوتكنولوژی ، به عنوان روشی قدرتمند و موثر می تواند تنش های مورد اشاره را به كنترل درآورد . تحقیقات بیوتكنولوژی و مهندسی ژنتیك با هدف افزایش بازده از یك سو و جلوگیری از خسارات و ضایعات از سوی دیگر ، این امكان را می دهد تا با حداقل ضایعات زیست محیطی و صرف حداقل سرمایه ، مشكلات این بخش را حل كرده و موجبات افزایش تولید این بخش جنگل ها و مراتع را در سطح كلان و با هدف توسعه پایدار فراهم كرد .
جنگل ها و مراتع كشور با گستره ی وسیع و پهناور از حیث تامین مواد غذایی جامعه ، مصنوعات چوبی و محصولات كاغذی ، تامین تعداد زیادی از مایحتاج عمومی جامعه ، جلوگیری از فرسایش و از بین رفتن خاك ، حفظ آب و نزولات آسمانی ، نقش مهمی دارد و تلاش در جلوگیری از نابودی این منابع برای رسیدن به خودكفایی از اهمیت حیاتی برخوردار است .
در گذشته ، اولین رهیافت برای كاهش اثرات تنش های محیطی ، عموماً بر استفاده از كودها ، اصلاح خاك ، آبیاری و آفت كش ها متكی بود . چنین رهیافت هایی ، اكنون به عنوان عوامل بی ثباتی اكوسیستم 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 كه مكانیسم های مقاومت گیاهان به تنش ها درك گردیده و از این دانش برای تغییر ژنتیكی گیاهان و حتی به منظور افزایش مقاومت به تنش ها بهره برداری گردد . این امر یكی از جالب ترین و پویا ترین زمینه های تنش های گیاهی است كه جنبه های مختلفی از زیست شناسی مولكولی و سلولی را از طریق فیزیولوژی و اكولوژی گیاهی تا قلمرو زراعت ، اصلاح نباتات و فن آوری زیستی ( بیوتكنولوژی ) در برمی گیرد .انجام تحقیقات بیوتكنولوژی در راستای بهینه سازی استفاده از چوب ، فرآوری و افزایش بازده جنگل های طبیعی و دست كاشت و بهبود كیفی آن ها به منظور استفاده بهینه در بخش صنعت نقش به سزایی در رفع نیازهای كشور خواهد داشت . و نیز در بحث مقاومت گونه های جنگلی در مقابل تنش های غیر زنده به شكل 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 یك تقسیم بندی كلی ، می توان تنش ها را به دو گروه زنده و غیر زنده تقسیم كرد و تنش های زنده شامل تاثیر قارچ ها ، باكتری ها ، ویروس ها و حشرات بوده ، و تنش های غیر زنده به تاثیرات سوء عواملی همچون خشكی ، شوری ، دما ، باد ، سرما و ... مربوط می شود كه مجموع این دو دسته تنش می تواند تاثیر منفی قابل توجهی بر عملكرد ، از بین رفتن حاصلخیزی خاك و در مواردی عدم امكان تداوم كشاورزی گردد. نوشتار حاضر بر تنش های غیر زنده تاكید خواهد داشت . گفتنی است كه اصولاً تنش ها ، عواملی هستند كه به نوعی روند زندگی و زیستی گیاهان اعم از زراعی و یا جنگلی را دچار اختلال می كند . ذیلاً ضمن بررسی مختصر در مورد هر یك از عوامل تنش زا ، نقش بیوتكنولوژی در كاهش تنش مورد نظر روی جنگل ها نیز مورد كنكاش قرار می گیرد .
● تنش خشكی :
گیاهان حدود ۴۰۰ میلیون سال است كه از زمان ترك دریاها و سكنی گزیدن در خشكی های كره ی زمین همواره با تنش رطوبتی مواجه هستند . هنگامی كه خشكی روی می دهد ، گیاهان عالی همیشه مجبور بوده اند كه آن را تحمل نموده یا چرخه ی زندگی شان را جهت دوری جستن از آن تنظیم نمایند . لذا در تكامل گیاهان خشكی زی ، نیاز آن ها به جستجو ، جذب ، انتقال و نگهداری آب به عنوان یك نیروی عمده ی محرك عمل كرده است . با وجود این ، خشكی ، هنوز عمده ترین محدودیت در تولید محصولات زراعی است . مكانیزم های متضمن مقاومت به خشكی ، كه در چنین دوره ی زمانی طولانی به وجود آمده اند ، فراوان بوده و هنوز به طور كامل شناخته نشده اند .
در خصوص جنگل ها و مراتع نیز گفتنی است كه كمبود آب و نزولات آسمانی ، به ویژه در جنگل های زاگرس از عوامل عمده ی كاهش 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 اكولوژیكی و نیز حفظ خاك و نزولات آسمانی ، جستار های پژوهشی در این مورد كاملاً ضروری است . تولید پایه های مقاوم در مقابل تنش های خشكی ، از طریق بكارگیری روش های بیوتكنولوژی و مهندسی ژنتیك و انتقال ژن های مقاوم ، اهمیت بسزایی در حفظ منابع طبیعی كشور دارد . برای مثال انتقال ژن های القا پذیر در مقابل تنش كم آبی و ... به گیاهان كه بتوانند شرایط كمبود آب را تحمل كنند ، قابل ذكر می باشد . این مهم در حوزه ی فعالیت های بیوتكنولوژی قابل دستیابی است ، كه می توان به انتقال ژن هایی همچون اسموتین اشاره كرد كه به منظور اصلاح و تولید گونه هایی كه در شرایط كمبود آب ، بهتر مستقر شده و رشد و نمو كنند ، راه حلی پویا و عملی در مبارزه با عارضه ی خشكی و عاری از پوشش شدن عرصه هایی است كه مقدار بارندگی در آن ها كم است .
● تنش شوری :
وقتی كه خاك شور می شود ، پتانسیل آب آن ( انرژی آزاد آب در یك سیستم ) توسط پتانسیل اسمزی ناشی از نمك های حل شده ، پایین می آید ، در نتیجه ، پتانسیل آب در كل گیاه نیز در هر نقطه ای ، كم می شود ( علامت مشخصه ی تنش آب ) كه در نهایت به صورت ترمودینامیكی نسبت به شیب پتانسیل خاك به آب ، به حالت تعادل می رسند .
شوری نیز از دیگر عواملی است كه به خصوص در كاهش 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 كویر و اراضی حاشیه دریاچه ها ( مانند دریاچه ارومیه ) به دلیل شوری ، عاری از پوشش گیاهی هستند ، كه راه حل مبارزه با این مشكل ، اصلاح و تولید گیاهانی است كه بتوانند در شرایط شوری رشد و نمو كنند ، كه این مهم نیز از بیوتكنولوژی ساخته است . از سویی در مناطق وسیعی از كشور ، شرایط كشت برای تولید درختان سریع الرشد ، مناسب است . این اراضی شامل سواحل دریاچه ارومیه و كناره ی رودخانه های پر آب جنوب كشور می باشد . كاربرد بیوتكنولوژی برای تولید پایه هایی كه بتوانند در شرایط شوری رشد و نمو كنند ، امكان زیر كشت بردن ده ها هزار هكتار از این اراضی بسیار مناسب را فراهم می آورد . بنابراین ، بهره گیری از بیوتكنولوژی برای تولید گیاهان مقاوم به خشكی و شوری ، از نخستین عوامل موفقیت در امر بیابان زدایی است .
● تنش غرقاب یا نقش اكسیژن :
به نظر می رسد زنده ماندن ریشه ها در شرایط كمبود اكسیژن ، بسته به گونه گیاهی ، مستلزم چندین مكانیسم می باشد . دو مكانیسم متابولیكی 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 خاك های غرقاب دارد . نقش هورمون های گیاهی در مقاومت به غرقاب هنوز روشن نیست . اطلاعات بشر در مورد غرقاب بودن و اثرات آن بر خاك یا نقش اكسیژن به واسطه ی مكانیسم های به كار گرفته شده در چند سال گذشته با استفاده از روش های مولكولی 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 ویژه به شكل یخ زدگی در اندام های گیاهی ، همواره یكی از مشكلات جدی زراعت ها و باغ ها بوده است ، لیكن به نظر می رسد در بخش جنگل و مرتع ، از اهمیت كمتری برخوردار باشد ، چرا كه به ویژه در جنگل ها و مراتع طبیعی ، سازگاری طبیعی كه در طی زمان های طولانی صورت گرفته ، موجب گردیده كه این گیاهان از مقاومت لازم برخوردار باشند . معهذا در اینجا نیز بیوتكنولوژی با ایجاد و تولید گونه ها و ارقام مقاوم به سرما و تنش های دمایی پایین ، این مشكل را تا حد زیادی كنترل نماید .
● نتیجه گیری :
تنش های محیطی غیر زنده از قبیل : خشكی ، 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 . یكی از بهترین شیوه هایی كه می تواند این تنش ها را كنترل كند ، بهره گیری از بیوتكنولوژی و مهندسی ژنتیك 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 خشكی ، شوری ، غرقابی شدن و سرما و یخ زدگی از طریق انتقال ژن های مقاوم به گونه های مختلف ، شاید از جمله بهترین روش هایی باشد كه بشر امروز می تواند به خدمت بگیرد . مقاله حاضر این هدف را دنبال كرد كه نشان دهد بیوتكنولوژی ، می تواند در خدمت حفظ جنگل ها و مراتع باشد .

زهرا پاپ زن
فهرست منابع :
۱- بسرا , آ . اس – بسرا ، آر . ك; ترجمه : كافی ، محمد – مهدوی دامغانی ، عبدالمجید ; مكانیسم های مقاومت گیاهان به تنش های محیطی ، چاپ اول ، زمستان ۱۳۷۹ ، دانشگاه فردوسی مشهد
۲- نادری شهاب ، محبت علی ; استراتژی های تولید گیاهان انتقال ژن یافته مقاوم به ویروس ها ، ( a ، ۱۳۷۶پژوهش و سازندگی ، شماره ۳۴ ، بهار ۱۳۷۶ ، صفحه ۶۵-۶۲ )
۳- نادری شهاب ، محبت علی ; ارزیابی بروز ژن پروتئین پوششی ویروس های گیاهی در گیاهان انتقال ژن یافته شبدر سفید ( b ، ۱۳۷۶ ، پژوهش و سازندگی شماره ۳۴ ، بهار ۱۳۷۶ ، صفحه ۷۳-۶۸)
۴- نادری شهاب ، محبت علی ; ۱۳۷۷ ، تحقیقات بیوتكنولوژی در راستای افزایش بازده جنگل ها و مراتع ، رهیافت ، شماره ۱۹
۵_ Blum A . and Sullivan C.Y . ( ۱۹۸۶ ) The comparative drought resistance of landraces of sorghum and millet from dry and humid regions . Annals of Botany , ۵۷ , ۸۳۵-۸۴۶
۶- Feiteston , J., S., Pyne , J . and Kim , L . ۱۹۹۲ . thuringiensis : insects and beyond . Biotechnology , Bacillus , ۱۰ : ۲۷۱-۲۷۵ .۷- Huang B., NeSmith D . S., Bridges D.C . and Johnson J.W. ( ۱۹۹۵ ) . Responses of squash to salinity , water logging , and subsequent drainage : Root and shoot growth . Journal of Plant Nutrition , ۱۸ , ۱۴۱-۱۵۲
۸- Leggewie , G., Willmitzer , L. and Reiesmier , ۱۹۹۷ . Two cDNAs from potato are able J.W. complement a phosphate uptake-deficien Homutant : identification of phosphate transporteryeasthigher plants . The plant cell , ۹ : ۳۸۱-۳۹۲

منبع : بزرگترین وب سایت فارسی گیاه‌پزشکی