[Zohreh Gholami]

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


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 ژنتیک و انتقال ژن های مقاوم ، اهمیت بسزایی در حفظ منابع طبیعی کشور دارد. برای مثال انتقال ژن 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 ژن 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 ژنتیک 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 ژنتیکی 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 ۴۰۰ 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 ویژه 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 ژنتیک و انتقال ژن های مقاوم ، اهمیت بسزایی در حفظ منابع طبیعی کشور دارد . برای مثال انتقال ژن 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 ژن 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 ( انرژی 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 ویژه 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 ویژه 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 ژنتیک 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 ژن 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:
۱- بسرا , آ . اس – بسرا ، آر . ک; ترجمه : کافی ، محمد – مهدوی دامغانی ، عبدالمجید ; مکانیسم 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 بیوتکنولوژی در راستای افزایش بازده جنگل ها و مراتع ، رهیافت ، شماره ۱۹

۵_ 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