Download
1 / 49
501 likes | 858 Views
پردیس ابوریحان گروه باغبانی ترجمه و تحقیق درس بیوتکنولوژی عنوان : منصوره حاتمیان. نقش ژنهای منتخب در اصلاح زندگی پس از برداشت. http://www.hortilover.net/. نقش ژنهای منتخب در اصلاح زندگی پس از برداشت. جی آر. باتلا. دانشگاه کوئینزلند، بریسبان. فهرست مطالب:. مقدمه
E N D
پردیس ابوریحان گروه باغبانی ترجمه و تحقیق درس بیوتکنولوژی عنوان: منصوره حاتمیان نقش ژنهای منتخب در اصلاحزندگی پس از برداشت http://www.hortilover.net/
نقش ژنهای منتخب در اصلاح زندگی پس از برداشت جی آر. باتلا. دانشگاه کوئینزلند، بریسبان
فهرست مطالب: • مقدمه • کنترل بیوتکنولوژیکی رسیدگی میوه و بیماریهای پس از برداشت • کنترل استحکام میوه • کنترل سنتز و دریافت اتیلن • مقاومت به بیماری • کنترل بیوتکنولوژیکی رسیدگی سبزی و بیماریهای پس از برداشت • اهداف آینده
برداشت گیاه: • آغاز فرآیند پوسیدن، مرگ و تجزیه اندام گیاه
دلایل انتقال و جابجایی میوه : • کشت میوه و سبزی دور از محل خرید و زندگی • عدم کشت خود کفا در منزل به دلیل زندگی شهری و آپارتمان نشینی • رویکرد جمعیت روستایی به زندگی شهری • دور بودن نواحی تولید غذا نسبت به مصرف غذا
اهمیت درک تلفات پس از برداشت : • از مهمترین فاکتورهای محدودکننده تولید کشاورزی در کشورهای توسعه یافته در جهان سوم است. • بسیاری از نواحی توسعه یافته در جهان، در نواحی گرمسیری، قرار گرفته اند. • کشورهای در حال توسعه از عهده تکنولوژیهای پیشرفته برای حداقل تلفات بر نمی آیند.
رسیدن و پیری در میوه و سبزیجات : • رسیدن : فرآیندی در پایان مرحله بلوغ و آغاز پیری گیاه • پیری: دوره ای که در آن واکنشهای کاتابولیسم (تجزیه ای) جای فرآیند آنابولیسم ( سنتزی ) را می گیرد و مرگ محصول فرا می رسد. • واژه بلوغ و تکامل را می توان برای سبزیها و هر اندام گیاهی دیگر نیز به کار برد. اما رسیدن ویژه میوه هاست و در سبزیها مشاهده نمی شود. • تشخیص گذر از مرحله بلوغ به پیری نیز در سبزیها دشوارتر از میوه هاست.
هدف اصلی تکنولوژی پس از برداشت: • افزایش زندگی مفید ماده غذایی عامل افزایش دهنده: • نگه داشتن تورژسانس سلولهای گیاهی: کاهو، کلم و سیب • وجود درجه صحیحی از نرمی برای مدت طولانی بدون رسیدگی بیش از حد: انبه‌ها و موزها
بیوتکنولوژی و پیری میوه : • هر بافت خصوصیات پیری خاصی دارد. • این ویژگی، دلیل عدم وجود تیمار مفید پس از برداشت عمومی برای همه محصولات باغبانی می‌باشد. • سبزیجات برگی باید از راه متفاوتی نسبت به میوه‌ها تیمار شوند. • از نقطه نظر بیوتکنولوژی باید طبیعت محصول و مشکل خاص آن را قبل از آنکه در جستجوی خطی مشی برای حل آن مشکل برآییم، بدانیم.
دلایل عدم اجرای تکنولوژی جدید در کنترل خسارات میوه : • کشت بسیاری از محصولات در مزارع کوچک • عدم پذیرش ضرورت بسته‌بندی‌های خاص از سوی کشاورز • هزینه زیاد برای کشاورز • عدم سازماندهی از سوی بخشهای خصوصی یا دولتی
کنترل بیوتکنولوژی رسیدگی میوه و بیماریهای پس از برداشت
ویژگی‌های پس از برداشت ضعیف • ایجاد محدودیت برای بازاریابی: فقدان نمو مطلوب، کوتاه بودن دوره انبارداری، نرمی کامل، آسانی ضایعات، حساسیت به دمای پایین و بیماریها( قارچ و ...) • در بین همه میوه‌ها، میوه‌های گرمسیری، به دلیل پایینتر از حد میانگین بودن کیفیت‌های پس از برداشتشان معروفند.
اهداف عمده بهبود ویژگی‌های پس از برداشت میوه‌ها : • توسعه زندگی قفسه ای • مقاومت در برابر حمله عوامل بیماریزا
مهندسی ژنتیک و بهبود زندگی قفسه ای : خاموشی ژنها با استفاده از دو تکنیک: • ژنهای مرتبط با دریافت یا تولید اتیلن. • ژنهای کنترل کننده استحکام میوه (موقعیت غشاء دیواره سلولی)
نرمی میوه یک کمک کننده مهم به تولید ضایعات در طول جابجایی و انتقال میوه است. • در بین ژنهای مرتبط با استحکام، بیشتر مطالعات بر مبنای کدگذاری ژن پلی گالاکتروناز (PG) می باشد.
پلی گالاکتروناز یک آنزیم دیواره سلولی است که هیدرولیز (آبکافت، تجزیه به وسیله آب) زنجیره‌های پلی گالاکترونیک اسید را کاتالیز می‌کند. • پلی گالاکترونیک اسید یک ترکیب مهم دیواره سلولی گیاهی است که به استحکام میوه کمک می‌کند.
Sense & antisense technique http://wiki.answers.com/Q/Haw_does_antisense_technology_work#ixzz16kZDtu4g • تکنولوژی آنتی سنس در رابطه با نشانه گیری یک پروتئین در سطح RNA به عنوان وسیله ای برای تنظیم بیان ژن می باشد. • در این راستا برای اینکه یک پروتئین شکل بگیرد، mRNA باید ترجمه شود. • این اتفاقات در سیتوپلاسم رخ می دهد. • قطعه هایی از بازهای نوکلئوتید اسید به نام cDNA وجود دارد. • این مولکولهای cDNA می توانند به مولکولهای mRNA متصل شوند و آنها را از کار بیندازند.
وقتی mRNA از کار بیفتد دیگر نمی تواند به پروتئین ترجمه شود و آن پروتئین شکل نمی گیرد. وقتی که هر پروتئین توسط یک mRNA مشخص ساخته می شود ، با غیر فعال کردن mRNA با بکارگیری مولکولهای cDNA، تولیدپروتئین می تواند متوقف شود. این فرآیند خاموشی mRNA یا تکنولوژی آنتی سنس نامیده می شود. پس تکنولوژی آنتی سنس بر اساس توقف تولید یک پروتئین می باشد.
خاموشی جزئی ژن PG در گوجه فرنگی با استفاده از تکنیک‌های Sense و antisense انجام شده است. • با کارگیری هر دو درجه کامل و جزئی خاموشی ژن PG به طور موفقیت آمیزی سطوح mRNA پلی گالاکترونیک و فعالیت آنزیمی را کاهش دادند.
نقش :PG گوجه فرنگی‌های دارای PG پایین به شکستن و شکافتن به میوه تنظیم شده مقاومت ترند. جابجایی و انتقال بهتر کاهش ضایعات به تاخیر افتادن ویژگی‌هایی مثل مزه، بو یا فرآیند نرمی ساده تر شدن فرآیند تولید محصول
نتایج گوجه‌فرنگی‌های دارای PG پایین • PG فاکتور اولیه در کنترل نرمی نیست. • تعدادی آنزیمهای تغییر یافته دیواره سلولی وجود دارند که در نرمی میوه فعالند. • این آنزیمها شامل سلولازها، پکتین استرازها، گالاکترونازها و ... می‌باشند.
اتیلن • توضیح مسیر بیوسنتز اتیلن توسط یانگ (Yang) و همکاران در سال 1984 دری را به سوی جداسازی آنزیمهای مرتبط و کلون کردن ژنهای متناظر گشود. • آمینوسیکلوپروپان کربوکسیلات سنتاز (ACC) و ACC اکسیداز دو آنزیم کلیدی در تولید اتیلن هستند. • ACC و ACC اکسیداز توسط خانواده‌های چند ژنی و معمولا فقط با یک یا دو عضو از این خانواده چند ژنی در طول رسیدگی میوه فعال می‌شوند.
تحقیقات انجام شده - 1: Oeller et al., 1991 • در گوجه‌فرنگی ژن ACC سنتاز (LEA cc2 )، با کاربرد تکنیک‌های antisense خاموش می شود. و تولید اتیلن با رسیدگی میوه تا حد 99/5 ٪ کاهش می‌یابد. • میوه‌های شاهد، بعد از تولید اتیلن 50-48 روز بعد از گرده‌افشانی، فوراً تنفس کردند، گوجه‌فرنگی‌های تغییر یافته از لحاظ ژنتیکی سطوح حداقلی از اتیلن تولید کردند و در تنفس دچار مشکل شدند. • میوه‌های ترانزژنیک علائمی از کاهش کلروفیل 20-10 روز بعد از اینکه میوه‌های شاهد زرد رنگ شدند، نشان دادند. 2 ماه بعد به رنگ نارنجی توسعه یافتند.
... بحث : • گوجه فرنگی‌های ترانزژنیک که توسط Oellerبررسی شدند، هرگز به رنگ قرمز تغییر پیدا نکردند و نرم نشدند. • بوی این گوجه فرنگی ها زمانی که در روی گیاه نگهداری می شوند یا در انبار با اتمسفر کنترل شده ذخیره می‌شوند، توسعه نمی یابد. • این ویژگی‌ها برای محصولات زراعی میوه تجاری، وقتی که مصرف کننده محصولی رسیده با همه صفات رنگ، بو، مزه و ... کاملاً عالی می‌خواهد، مطلوب نیست. • بررسی‌های بالا قویا پیشنهاد می‌کند که اتیلن نوعی راه انداز است که تنفس را در میوه‌های فرازگرا شروع می‌کند و سرعت رسیدگی را کنترل می‌کند.
استراتژی های دو شرکت تجاری مونسانتو و آگوتیوپ: • به جای تغییر سطوح آنزیمهای کنترل کننده بیوسنتز اتیلن، حذف سوبستراهای واسطه مسیر بیوسنتز اتیلن، هدف این شرکتهاست.
استراتژی شرکت مونسانتو: • شرکت مونسانتو از یک آنزیم باکتریایی (ACC دی آمیناز) استفاده کرد تا به واسطه این آنزیم سلول را از پیش ماده ضروری اتیلن (ACC) حذف کند. • بیان بیش از اندازه ژن ACC دی آمیناز در گیاهان گوجه‌فرنگی منجر به تقلیل مشخصی از سطوح ACC شد و بنابراین دسترسی این پیش ماده را برای تبدیل شدن به اتیلن کاهش داد.
وقتی میوه‌ها در مرحله breaker ( تغییر رنگ از سبز به صورتی ) از گیاه برداشت شدند و در دمای اتاق انبار شدند، میوه‌های شاهد در طی 7 روز به طور کامل به مرحله قرمز شدن رسیدند در حالی که میوه های ترانزژنیک در 24 روز به قرمزی کامل می رسند.
استراتژی شرکت آگریتوپ: • این شرکت یک ژن باکتریوفاژ کد کننده S ـ آدنوزین متیونین (SAM) هیدرولاز در اتصال با پیش ماده مخصوص رسیدگی، استفاده کرده است. • این ژن باکتریوفاژ ماده واسطه مسیر بیوسنتز اتیلن SAM)) را در رسیدگی میوه‌های گوجه‌فرنگی، هیدرولیز می کند. • میوه‌های ترانزژنیک فنوتیپ رسیدن همراه با تأخیر و کاهش ضایعات در میوه نشان می‌دهند.
مزایای انتخاب گوجه فرنگی • گوجه‌فرنگی محصولی بسیار مهم با تاریخچه تحقیقی گسترده در بیوشیمی و ژنتیک رسیدگی میوه می‌باشد. • انتقال و جابجایی گوجه‌فرنگی در مقایسه با دیگر گونه‌های میوه نسبتا آسان است. • گوجه فرنگی دوره زندگی کوتاهی دارد و نتایج آزمایش در یک گلخانه و در یک سال می‌توانند ارزیابی شوند (برخلاف تمام رشته‌ها و 7-5 سال ارزیابی برای درختان میوه ). • کوچک بودن تقریبی ژنوم گوجه فرنگی • موتانت های توسعه یافته با مشخصات خوب • سهولت انتقال ژن
مهندسی ژنتیک و مقاومت به بیماری • مقاومت به پاتوژنهای پس از برداشت، هدف مقدم دیگری برای مهندسان ژنتیک است. • نیازی به دانش بنیادی ندارد. • مکانیسم دفاعی رایج کاربردی برای همه پاتوژنها یا همه محصولات وجود ندارد.
بررسی حساسیت گیاهان گوجه‌فرنگی ترانزژنیک به Colletotrichum gloeosporioides • گروه اول: گوجه فرنگی های تغییر یافته از لحاظ ژنتیکی دارای کاهش سطوح پلی گالاکتروناز • گروه دوم: گوجه‌فرنگی تغییر یافته از لحاظ ژنتیکی هستند که در آنها از ساختارهای antisense، به ویژه خاموشی ژن ACC اکسیداز استفاده شده است. بنابراین میوه‌های تولید شده سطح کمی از اتیلن در طول رسیدگی داشتند.
مواد و روشها : • میوه‌های وحشی و میوه‌های Antisense, ACO،با gloeosporioidesC. تلقیح شدند. • عفونت، پنج روز بعد از تلقیح به طور متوسط در 44/8٪ و 8/15 ٪ به ترتیب در میوه‌های وحشی و میوه‌های ACo، antisense نشان داده شد. • میوه‌های وحشی تلقیح شده با gloeosporioidesC.افزایش معنی داری در تولید اتیلن در واکنش به عفونت نشان داد، در حالی که در میوه‌های ACO ترانزژنیک تولید اتیلن تا 96٪ کاهش نشان داد.
... بحث و نتیجه گیری : • اتیلن بخش مهمی از مکانیسم دفاعی گیاه علیه بسیاری از پاتوژنها است بنابراین در بسیاری از حالات توانست حساسیت به بیماری ایجاد کند.
کنترل بیوتکنولوژیکی رسیدگی سبزیجات و بیماریهای پس از برداشت
زندگی پس از برداشت سبزیجات برگی • سیتوکینین‌ها می‌توانند پیری برگ را به تأخیر بیندازند. • در طول پیری سطح سیتوکینین داخلی کاهش می یابد. • IPT یک آنزیم باکتریایی است، که تولید بیش از حد آن تسریع کننده واکنش بیوسنتز سیتوکینین تحت کنترل پروموتور ساختمانی قوی به نام Camv35s می‌باشد. • این واکنش، در گیاهان ترانزژنیک سطوح بالای سیتوکینین را نتیجه داد و پیری در برگ به تأخیر افتاد.
تحقیقات پایه‌ای بیشتر ژنهای جدید ابزارهای تکنیکی پیشرفته پس از برداشت
بیوتکنولوژی تولید کننده ابزاری قوی برای اصلاح گیاه می‌باشد. هر چند در مراحل ابتدایی پتانسیل کاربرد بیوتکنولوژی برای بالا بردن مشخصات طبیعی و کشاورزی محصولات بسیار وسیع است. ما فقط رأس کوه یخی شناور را داریم می‌بینیم و آماده‌ایم تا جثه بزرگ این کوه یخی را در ده‌ها سال بعد ببینیم.
متشکرم همه می خواهند بشریت را تغییر دهند اما هیچ کس به تغییر دادن خویش نمی اندیشد. (لئوتولستوی) • متشکرم
