زراعت و اصلاح نباتات دانشگاه رامين

اصلاح نباتات و کاربرد آن

2010-12-02T05:02:00.000-08:00

اصلاح نباتات :

اهلي نمودن گياهان يكي از مهمترين وقايع كشاورزي در دنياي جديد است. هدفهاي كلي اصلاح نباتات افزايش عملكرد در واحد سطح بهتر نمودن كيفيت محصولات كشاورزي و توليد مواد اوليه مورد نياز جوامع انساني است. ارقام و واريته‌هاي اصلاح شده گياهان زراعي و زينتي هر ساله از كشوري به كشور ديگر انتقال داده مي‌شود. بدين طريق كيفيت و كميت محصولات كشاورزي افزايش يافته و احتياجات فراورده‌هاي زراعي رفع مي‌شود. در اغلب گياهان يك يا چند ژن باارزش اقتصادي فراوان دارد. ژنهايي كه حساسيت و مقاومت گياهان را نسبت به امراض و آفات كنترل مي‌كنند در اولويت برنامه‌هاي اصلاح نباتات قرار دارند. هدف اصلاحگر نبات نبايد در توسعه روشهاي معمول كشت نباتات اصلاحي منحصر گردد بلكه بايستي همواره در جستجوي تركيبات نو از ژنوتيپهاي مطلوب باشد.

هدف اصلاحي نهايي در هر برنامه اصلاحي افزايش عملكرد مي‌باشد. در شرايط نا مساعد افزايش عملكرد به طريق اصلاح نباتات به مقدار كم و صرف زمان طولاني ممكن است ژنهاي كنترل كننده عملكرد براي بروز حداكثر پتانسيل خود به عوامل محيطي توليد وابسته مي‌باشند. به طور كلي عمدترين اهداف اصلاح نباتات را مي‌توان در عناوين زير خلاصه مي‌شود.

1- بهبود كيفيت

كيفيت خصوصيتي است كه باعث افزايش ارزش محصول مي‌شود كيفيت در جائي ممكن است به ارزش غذايي يك غله يا طعم و بافت يك ميوه تلقي شود. كيفيت جزء مهمي از هر برنامه اصلاح نباتات محسوب مي‌شود. به عنوان مثال ژنوتيپهاي مختلف گندم آرد توليدي حاصل از آن را تحت تاثير قرار داده و نهايتاً حجم و بافت و رنگ نان را مستقيماً تحت تاثير قرار مي‌دهد. بهرحال در گياه اصلاح شده از لحاظ پروتئين و اسيدهاي آمينه ممكن است متفاوت باشد. در اهداف توليد نباتات علوفه‌اي توجه به كيفيت علوفه همواره مسئله خوش‌خوراكي و ارزش تغذيه‌اي را در بردارد در گياهان زينتي كيفيت مفهومي جدا از گياهان زراعي دارد. خصوصيات كيفي در گلهاي زينتي عمدتاً همچون شكل ظاهر، شدت و ميزان عطر ساطع شده و وجود و عدم وجود تيغ، تعداد گلبرگ را شامل مي شود. در ميوه ها و محصولات انباري كه طيف وسيعي از ميوه جات و سبزيجات را در بر مي گيرد كيفيت معمولاًَ به مقاوم و ماندگاري خصوصيات بيوشيميايي محصول انبار شده در برابر تغييرات طولاني مدت محيط فيزيكي را شامل مي شود. خصوصيات انباري از مهمترين شاخصهاي اقتصادي را شامل مي شودكه با بازار پسندي محصول ارتباط مستقيمي دارد.

2- افزايش توليد در واحد سطح:

افزايش توليد در واحد سطح و استفاده از ژنوتيپهاي مفيد و مطلوب در هر منطقه آب و هوايي از ديگر اهداف اصلاحگران نباتات مي باشد. عملكرد گياه در واحد سطح منعكس كننده برآيند همه اجزا گياه مي باشد. بهرحال همه ژنوتيپهاي توليد شده داراي عكس العمل فيزيولوژيكي و ژنتيكي يكساني در شرايط مختلف نيستند. عملكرد صفتي پيچيده است كه تحت تاثير اثر متقابل ژنوتيپ و محيط مي باشد.

3- مقاومت به آفات و بيماري:

براي دستيابي به حداكثر توليد، مقاوم بودن به آفات و بيماريها ضروري است علفهاي هرز، حشرات بيماريهاي باكتريايي و ويروسي در مقاطع مختلف از مرحله رشد گياه بيشترين خسارت را به محصول وارد مي‌كند. اصلاحگران همراه سعي بر دستيابي به گياهان را دارند كه حاوي ژنهاي مطلوب به مقاومت به آفات و بيماريها هستند. علت مقاوم بودن بعضي از واريته‌ها را به مكانيزم فيزيولوژيكي فعال در برابر حمله آفات مي‌دانند به عنوان مثال تركيبي به نام فيتوالكين در لوبيا همراه در هنگام شيوع بيماري فوزاريوم از گياه ترشح مي‌شود كه باعث بلوكه شدن و توقف توسعه بيماري مي‌شود. به هر حال از برنامه‌هاي اصلاحي مهم ايجاد گياهان مقاوم مي‌باشد. مقاومت به آفات بيشترين بازده اقتصادي را براي كشاورزان نويد بخش است. مقاوم منجر به سرشكست شدن بسياري از هزينه‌هاي تحميلي به كشاورزان و بي‌نياز شدن به فعاليتهايي همچون سمپاش و آلودگي محيط زيست و مسائل باقيمانده سموم در بافت گياهان زراعي با مصرف خوراكي مي‌گردد.

4- مقاومت به تنشهاي محيطي

مقاومت از جمله عمده‌ترين اهداف اصلاح نباتات مي باشد. بيشتر توليدات در مناطق نامساعد سرما و شوري حاصل مي شود. و گياه مجبور است براي توليد كافي با اين شرايط نامساعد مقابله كند بعضي از واريته‌هاي گياهان در شرايط نامساعد محيطي و فقر حاصلخيزي خاك قادر هستند مقدار مناسبي محصول را در واحد سطح توليد كنند فلذا شناسايي ژنوتيپهاي مقاوم به تنشهاي محيطي از اصلي‌ترين راهكارهاي مناسب براي رفع معضل مذكور مي‌باشد.

توليد گياهان هاپلوئيد و دابل‌هاپلوئيدي

توليد هاپلوئيد و سپس دو برابر نمودن كروموزمهاي آن به ايجاد دابل هاپلوئيد مي‌انجامد كه سريعترين روش دستيابي به اينبريدينگ كامل در طي يك مرحله مي‌باشد. در روشهاي متداول بهنژادي گزينش داخل نتاج به عنوان يك معضل اصلاح‌كنندگان محسوب مي‌شود زيرا تعداد جمعيتهاي و مزارع مختص ارزيابي هر سال افزايش مي‌يابد. مهمترين روشهاي القائي توليد هاپلوئيد عبارتند از: 1- ميكروسپور (آندوژنز) 2- كشت گلچه 3- كشت بساك، تخمك (ژينوژنژ) كشت تخمك، دورگ‌گيري بين گونه‌اي

توليد هاپلوئيد به روش ميكروسپور يكي از كاراترين و معمولترين روش ايجاد هاپلوئيد مي‌باشد ميكروسپور دانه گرده‌اي است كه
در مرحله ابتدائي نمو در محيط كشت، گياهچه هاپلوئيد را بوجود مي‌آورد، كشت بساك نيز معمولترين فرم كشت گرده است كه بساكها در مرحله نموي تك هسته‌اي انتخاب مي شود. توليد گياهان هاپلوئيد به تعداد زياد به روش كشت بساك بستگي دارد. ايجاد هاپلوئيد گندم توسط تلاقي گندم× ارزن و گندم × ذرت امكانپذير مي‌باشد.

تكنيكهاي دو برابر كردن مجموعه كروموزمي (ژنوم) هاپلوئيد‌ها براي تهيه گياهان صد در صد خالص (دابل هاپلوئيد) نقش اساس را ايفا مي‌كند. مكانيزمهاي دو برابر شدن ژنوم ميكروسپوربه دو پديده اتحاد هسته‌اي و دو برابر شدن ميتوزي يا داخلي نسبت داده مي‌شود. در طرحهاي به‌نژادي گياهان خود گشن به تعداد نسبتاً زيادي گياه دابل هاپلوئيد جهت گزينش بهترين لاين نياز مي‌باشد. براي ايجاد لاينهاي اينبرد به روش دابل‌هاپلوئيدي در گياهان دگرگشن نيز تعداد زيادي لاين مورد احتياج مي‌باشد.

كل‌شي‌سين مهمترين عامل شيميايي دو برابر نمودن كروموزومي است كه در سطح وسيعي بكار مي رود. كل‌سي‌سين بازدارنده رشته هاي دوكي شكل وعمل كننده در سلولهاي در حال تقسيم گياهان مي باشد. به ططور دقيق تر كل‌شي‌سين از تشكيل ميكرو بتولها از طريق پيوند با زير واحد پروتئين ميكروبولي ها به نام تيوبولين ممانعت مي كند لذا كروموزمها در مرحله متافاز يك جا وارد يك سلول مي گردند كه نتيجتاًَ تعداد كروموزوم سلول حاصل از تقسيم دو برابر مي گردد. گياهان هاپلوئيد در تعدادي از گونه هاي زراعي شامل پنبه، توت فرنگي ، گوجه فرنگي، جو و توتون و سيب زميني و برنج و گندم و بعضي از گياهان ديگر توليد شده اند.

اينتروگرسيون :

فرايند اينترگرسيون ، به معناي وارد كردن قسنتي از مواد ژنتيكي يك گونه به گونه ديگر مي تواند توسط تلاقي هاي برگشتي مكرر F1 بين گونه اي با يكي از والدين انجام مي شود. در اكثر موارد از اينتروگرسيون به منظور انتقال ژنهاي مقاوم به بيماري از ساير گونه ها به گونه هاي زراعي كه فاقد ژن مقاوم هستند استفاده مي شود.

اصلاح گياهان با استفاده از موتاسيون :

به نظر مي رسد تنوع ژنتيكي حاصل از موتاسيون مصنوعي با تنوع حاصل از موتاسيون طبيعي يكسان باشد. بنابراين اصول اساسي استفاده از تنوع حاصله از موتاسيون مصنوعي ÿا تنوع حاصل از موتاسيون طبيعي يكسان است. اصلاح كننده بايستي با عوامل موتاژن كاربرد آنها و نحوه ايجاد موتاسيون آشنا بوده و به تشخيص گيا هان موتانت قادر و امكانات و وسايل لازم را دارا باشد. به طور كلي دو عامل فيزيكي و شيميايي در ايجاد موتاسيون دخالت دارند موتاژنهاي فيزيكي شامل اشعه ايكس ، گاما، نوترون و UV مي باشد. اكثراًَ‌اصلاحگران به اين موتاژنها دسترسي ندارند لذا از مواد شيميايي عمدتاًَ استفاده مي كنند.

هيبريداسيون :

هيبريداسيون يكي از ابزارهاي متداول اصلاح نباتات كلاسيك مي باشد كه در واقع به تلاقي بين دو واريته براي دستيابي به ژنوتيپ برتر اطلاق مي شود. يك برنامه هيبريداسيون ممكن است به واريته هاي داخل يك گونه يا بين والدين چند جنس مختلف صورت پذيرد. اصلاحگران بعد از هيبريداسيون در جستجوي ژنوتيپهاي برتر هموزيگوت نيست بلكه سعي مي كنند كه مجموعه اي از ژنهاي را انتخاب كنند كه داراي اثر متقابل ژنتيكي مفيد و اثرات هتروزيس هستند. وجود پديده هيبريداسيون امكان انتقال ژنهاي مفيد از يك گونه به گونه ديگر را فراهم مي كند. هيچ پديده اي در علم اصلاح نتوانسته تاثير ي مانند واريته هاي هيبريد روي افزايش مواد غذايي در دنيا بگذارد. واريته هاي هيبريد به جامعه F1 كه براي استفاده تجاري توليد مي شوند اطلاق مي شود يكي از روشهاي هيبريداسيون ، دابل كراس مي باشد كه به خوبي نتايج مطلوب پيامد خود را به ثبات رسانده است .

كشت بافت گياهي :

كشت بافت فرايندي است كه در آن قطعات كوچكي از بافت زنده از گياهي جدا شده و به مدت كشت نا محدودي در يك محيط مغذي رشد داده مي شود. براي انجام كشت سلولي موفق بهترين حالت آن است اين عمل با كشت بخشي از گياه كه حاوي سلولهاي تمايز نيافته است آغاز مي شود زيرا چنين سلولهايي مي تواند به سرعت تكثير يابند. قطعات گياه در محيط كشت مي تواند به طور نا محدودي رشد كرده و توده سلولي تمايز نيافته به نام كالوس مي كنند بر اينكه سلول گياهي نمو كند و به كالوس تبديل شوند لازم است كه محيط كشت حاوي هورمونهاي گياهي مانند اكسين، سيتوكسين و جبيرلين باشد.

كاربردهاي كشت بافت هاي سلولي :

1- توليد مواد شيميايي

گياهان به عنوان منبع مهمي از مواد پيشتاز فراورده هايي كه در صنايع مختلف مانند داروسازي، صنايع غذايي و آرايشي و بهداشتي و كشاورزي مورد استفاده اند.

2- گياهان عاري از عوامل بيماريزايي گياهي

غلات ممكن است توسط گونه هاي زيادي از آفات ميكروبي ، ويروس، باكتريائي و قارچي آلوده مي شوند. اين آلودگيها تا حد زيادي موجب كاهش توليد فراورده كيفيت آن و توان گياه مي شوند. آلودگي در درختان ميوه بازده محصول را تا 90% كم مي كند. اساس به دست آوردن گياهان بدون ويروس كشت مريستم انتهايي آنهاست با كشت قطعه كوچكي از مريستم مي توان كالوس بدون ويروس تهيه كرد.

مواد گياهي كه از طريق كشت بافت تكثير مي شوند تغييرات ژنتيكي بالايي را نشان مي دهند. زماني كه از كشت كالوس مرتباًَ زير كشت گرفته شود گياهان حاصل سطح پلوئيدي متفاوتي را نشان مي دهند و همينطور كه بحث خواهد شد اين تغييرات ناشي از كشت بافت مي تواند تنوع ژنتيكي جديدي را در اختيار اصلاح كننده نباتات قرار دهد.

پروتوپلاست فيوژن :

اغلب ممكن است پيوند دو گانه گياه خويشاوند كه از نظر جنسي با هم سازگار نيستند مورد نظر باشد .بديهي است كه استفاده از روش آميزش جنسي كه معمولاًبراي پرورش گياه به كار برده مي شود در اين مورد ممكن نيست اما با هم در هم آميختگي و الحاق پروتوپلاست گياه مربوطه مي توان به همان مقصود نائل گرديد .

براي انجام اين كار دو روش اساسي وجود دارد.

در روش اول از مواد شيميائي مانند پلي اتيلن گليلول ،دكستران و اورنيتين به عنوان مواد ملحق كننده وممزوج كننده استفاده مي شود كه باعث تسريع در تركيب پروتوپلاسها مي گردد. از روش ديگري به نام امتزاج الكتريكي نيز مي توان استفاده كرد .در اين روش چسبندگي پروتوپلاسها در يك ميدان الكتريكي غير يكنواخت به وقوع مي پيوندد و در هم آميختگي هنگامي روي مي دهد كه ضربان يا تناوب كوتاهي از جريان مستقيم به كار برده مي شود پس از در هم آميختگي مجموعه هاي ژني هسته و سيتوپلاسم مجدداًبا هم تركيب مي شوند ودر نتيجه آرايش جديدي از تر كيب ژنها به وجود مي آيد.

تغيير در تعداد و ساختار كروموزوم (مهندسي كروموزوم):

اتو پلي پلوئيدي:

اتوپلي ئيدي در طبيعت به عنوان مكانيسمي براي بهبود اطلاعات ژنتيكي اتفاق مي افتد. اتوتترا پلوئيد است و ارقام تجاري موزوبعضي از سيب ها اتوتريلوئيدهستند. در بعضي گونه هاي گياهي افزايش معقول در تعداد ژنوم با افزايش در اندازه سلول و بزرگترشدن اندامها همراه است . براي مثال تريپلوئيد از بنيه بهتري برخوردارند و در مقايسه با سيب هاي ديپلوئيد ميوه هاي بزرگتري مي دهند از اتو پلي پلوئيدي براي توليد ميوه و گلهاي بزرگ نيز استفاده شده است. در برنامه هاي اصلاحي اتو پلوئيدهاي مصنوعي دو هدف مهم در نظر گرفته مي شود:

1)توليد يك ژنوتبپ يا تركيبي از ژنوتيپها كه برتر از بهترين ديپلوئيدها در بعضي از صفات مهم باشند

2)افزايش باروري در نباتات بذري

2-آلوپلوئيدي:

بنا به تعريف يك گياه آلوپلوئيد از تركيب و دو برابر نمودن دو يا چند ژنوم متفاوت توليد مي شود .تفاوت بين دو ژنوم مختلف بستگي به رفتاركروموزمها در تقسيم كاهش كروموزومي دارد. براي توليد آلو پلوئيدها از دو برابر نمودن تعداد كروموزومهاي هيبريد استفاده مي شود. آلوپلوئيدها غالباً تتراپلوئيد يا هگزا پلوئيد بوده واز تركيب ژنومهاي دو وسه گونه ديپلوئيد به وجود مي آيد .گندم بهترين نمونه آلوپلوئيدي در غلات است. گونه هاي گندمي كه داراي 21 جفت كروموزم هستند از تلاقي بين گونه هاي تترا پلوئيد اهلي وگونه ديپلوئيد وحشي به وجود آمده اند.

3-آنيوپلوئيدها:

تغييرات كروموزمي را كه شامل يك يا چند كروموزم باشد آنيوپلوئيدي مي گويند. اهميت آنيوپلوئيدي در تكامل گياهان كمتر از پلي پلوئيدي بوده و زمان لازم براي تكامل واهلي شدن گياهان آنيوپلوئيد طولاني تر از گياهان پلي پلوئيد است .حالات نالي زومي ،مونوزومي،تري زومي ،تترازومي از فرمهاي مختلف آنيوپلوئيدي هستند.

نشانگرهاي مولكولي:

بسياري از محدوديتهاي روشهاي مختلف اصلاح نباتات ريشه در فقدان ابزارهاي مناسب براي مطالعات ژنتيكي دارد .وجود ماهيت كمي صفات اقتصادي در محصولات كشاورزي موجب شد كه محيط بسياري ارز براوردهاي ارزشهاي اصلاحي را تحت تاًثير قرار دهد و لذا استفاده از ابزارهائي كه حداقل تاثير پذيري را از محيط دارند گام مؤثري در افزايش پيشرفتهاي ژنتيكي مورد استفاده مي باشد. ماركرهاي مولكولي و اخير نشانگرهاي DNA ابزار مناسبي هستند كه بر اساس آن مي توان جايگاه ژني وكروموزمي ژنهاي تعيين كننده صفات مطلوب را شناسائي كرد. با دانستن جايگاه يك ژن روي كروموزم مي توان از نشانگرهاي مجاور آن براي تائيد وجود صفت در نسلهاي تحت گزينش استفاده نمود.

با در دست داشتن تعداد زيادتر نشانگر مي توان نقشه هاي ژنتيكي كاملتري را تهيه نمود كه پوشش كاملي را در تمام كروموزمهاي گياهان به وجود مي آورد.استفاده از نشانگرها موجب افزايش اطلاعات مفيد و مناسب از جنبه هاي پايه وكاربردي اصلاح نباتات خواهد گرديد .

انتخاب به كمك نشانگرهاي مولكولي راه حلي است كه دست آورد زيست شناسان مولكولي براي متخصصان اصلاح نباتات مي باشد در اين روش ژن مورد نظر بر اساس پيوستگي كه با يك نشانگر ژنتيكي تشخيص داده و انتخاب مي شود و بنابراين به عنوان قدم اول در روش انتخاب به كمك نشانگر بايد نشانگرهاي پيوسته با ژنهاي مورد نظر شناسائي شود. يافتن نشانگرهائي كه فاصله آنها از ژن مطلوب كمتر از cm10مي‌باشد به طور تجربي نشان داده شده كه در اين صورت دقت انتخاب 99/75 درصد خواهد بود لذا داشتن نقشه هاي ژنتيك اشباع كه به طور متوسط داراي حداقل يك نشانگر به ازاي كمتر از cm10 فاصله روي كروموزمها باشد از ضروريات امر مي باشد.

يكي از پايه هاي اساسي اصلاح نباتات دسترسي وآگاهي از ميزان تنوع در مراحل مختلف پروژه هاي اصلاحي است . به همين جهت نشانگرهاي برآورد مناسبي از فواصل ژنتيكي بين واريته هاي مختلف را نشان مي دهند.

مهندسي ژنتيك گياهي:

مهندسي ژنتيك گياهي در رابطه با انتقال قطعه اي DNAبيگانه با كدهاي حاوي اطلاعات ژنتيكي مورد نظر از يك گياه به وسيله پلاسميد، ويروس بحث مي‌كند. زماني كه هيبريداسيون جنسي غير ممكن است مهندسي ژنتيك پتانسيل انتقال ژن عامل يك صفت مفيد را از گونه‌هاي وحشي با خويشاوندي دور به يك گونه زراعي براي اصلاح كننده نباتات فراهم مي‌سازد در استفاده از باكتريها در مهندسي ژنتيك از پلاسميدهاي باكتري Ecoli استفاده مي‌شود.

گياهان توليد شده از طريق مهندسي ژنتيك:

علم مهندسي ژنتيك تكنيكهائي را شامل مي‌شود كه بر اساس كار چندين دانشمند كه مؤفق به كسب جايزه نوبل شده‌اند، پايه‌گذاري شده است .مهندسي ژنتيكي يك علم افسانه‌اي به نظر مي‌رسد. اما امروزه در سطح وسيع در صنايع بيوتكنولوژي و آزمايشگاه هاي تحقيقاتي دانشگاهي انجام مي گيرد. تكنيكهاي مورد استفاده در اين عمل به خوبي تعريف شده است. اما بسياري از ادعاها در مورد مهندسي ژنتيك چندان درست نمي‌باشد. در اين مقاله چگونگي كاربرد تكنيكهاي مهندسي ژنتيك و مثالهاي مربوطه توصيف شده است. پاسخ بسياري از سؤالات پيرامون مهندسي ژنتيك در پي اين دو توصيف زير داده خواهد شد ضمناً تعريف بعضي از اصطلاحات در انتهاي اين مقاله آمده است .

1- مهندسي ژنتيك در گياهان چگونه صورت مي گيرد: دانشمندان معمولاً از مهندسي ژنتيك در عالم طبيعت در انجام كارهايشان الگو برداري مي كنند. مهندسي ژنتيك در عالم طبيعت در يك باكتري خاكزي تحت عنوان آگروباكتريوم تاموفاشين را به كار رفته است. اين باكتري شامل يك DNA حلقوي كوچك و آزاد بنام پلاسميد مي باشد از پلاسميد اين باكتري غالباً براي تغيير ساختار ژنتيكي يك گياه حساس به بيماري گال استفاده مي‌شود. دانشمندان در گام اول ژنهائي را كه يك خصوصيت مطلوب و يا يك صفت اتصالي را كنترل مي‌كنند ،شناسائي مي كنند. تا در گام بعدي اين ژن مطلوب را به گياه مورد نظر انتقال دهند. براي انجام چنين كاري در گياهي كه حاوي آن ژن مطلوب هست، ژن مربوطه را را از قطعه DNA آن گياه با استفاده از آنزيم‌هاي خاصي جدا مي‌كنند. اين آنزيم‌ها مانند يك قيچي عمل كرده و نيز پلاسميد حاصل از باكتري آگروباكتريوم را با همان آنزيم‌ها برش مي دهند و ايجاد يك قطعه DNA باز مي كنند سپس اين پلاسميد باز شده را در مجاورت ژن مطلوب قرار داده و با يكديگر ادغام مي كنند و با استفاده از آنزيمهاي خاصي اتصالات مربوطه را بين اين ژن و پلاسميد انجام مي‌دهند. آنها مي‌توانند پلاسميدي را توليد كنند كه حاوي اين ژن مطلوب مي‌باشد. چنين پلاسميدي را DNA ي نوتركيب يا RDNA مي‌نامند دانشمندان اين مجموعه را (پلاسميد نو تركيب) به داخل باكتري آگرو باكتريوم بر مي‌گردانند و در نتيجه اين باكتري شامل پلاسميد تغيير يافته مي‌شود . مجموعه پلاسميد+ ژن مطلوب+ آگروباكتريوم به گياه مورد نظر منتقل مي‌شود.

بعضي از سلولهاي اين گياه، ژن مربوطه را از پلاسميد دريافت كرده و جزء ساختار DNA خودي مي‌كنند. وقتي چنين سلولهاي گياهي در محيطهاي كشت رشد داده مي شوند، توليد گياهان كوچكي مي‌كنند كه مي‌توان وجود صفت جديد مورد انتظار از ژن انتقال يافته را در آنها تست كرد. اين چنين گياهاني ، گياهان تراريخت ناميده مي‌شوند و بايد آزمونهاي بيشتري بر روي آنها صورت گيرد.

انجام آنلاین آزمایش PCR

2010-07-05T07:26:00.000-07:00

دریافت برنامه بزرگنمایی

تاثير دگرگوني آب و هوا بر كشاورزي

2010-06-09T00:59:00.000-07:00

بسیاری از گیاهان پاسخ مثبتی به افزایش کربن دی اکسید و دما نشان می دهند اما افزایش بیشتر دما اغلب سبب کاهش رشد و بازدهی گیاه خواهد شد. پدیده های ناگواری مانند خشکسالی و بارش های سنگین نیز بازدهی گیاه را کاهش می دهند چون افزایش یا کاهش آب در دسترس گیاه از رشد آن خواهد کاست.
گیاهان هرز، بیماری ها و حشرات از افزایش دما سود می برند. افزایش کربن دی اکسید به سود گیاهان هرز نیز می باشد. اینگونه با افزایش دما، کربن دی اکسید و تنش های زیستگاهی گیاه به کمک بیشتری در رویارویی با بیماری ها، آفات و گیاهان هرز خواهد داشت.

از آن جایی که کربن دی اکسید بر محتوای نیتروژن و پروتئین گیاه تاثیر می گذارد، افزایش این گاز در مراتع و چراگاه ها سبب کاهش کیفیت علوفه و کاهش توانایی این زمین ها در فراهم آوردن خوراک دام می گردد. اینگونه افزایش دما، بیماری و تنش های آب و هوایی سبب کاهش بازدهی و کارایی دام می گردد.
در بخش کشاورزی آمریکا گیاهان و دام های بسیار گوناگونی پرورش داده می شوند.درآمد این بخش سالانه بیش از 200 میلیارد دلار است که بیش از نیمی از این درآمد از بخش دام بدست می آید. دگرگونی آب و هوا سبب افزای بازدهی در برخی گیاهان و بخش های کشور و کاهش بازدهی دیگران خواهد شد.
دگرگونی آب و هوا آشکارا بر بخش کشاورزی تاثیر می گذارد. کشاورزی نیز بر آب و هوا موثر بوده و 13.5 درصد از گازهای گلخانه ای ساخته ی دست ما را به درون هوا آزاد می کند. در آمریکا 8.6 گازهای گلخانه ای در بخش کشاورزی آزاد می شوند که این خود شامل 80 درصد از اکسید نیتروژن و 31 درصد از متان آزاد شده است.
در آینده برای فراهم آوردن خوراک جمعییت های در حال افزایش بایستی بازدهی بخش کشاورزی را افزایش داد. این بازدهی نیز بستگی به آب و هوا و منابع زمینی دارد. دگرگونی آب و هوا می تواند تاثیرهای سودمند یا زیانباری بر روی گیاهان داشته باشد.
در طول تاریخ، کشاورزی از راه دگرگونی روش های مدیریتی یا گزینش دام و گیاهان نوین با دگرگونی آب و هوا سازگاری پیدا کرده است. هر چند بر اساس پیشبینی هایی که بر اساس افزایش بالاتر گازهای گلخانه ای هستند، دگرگونی آب و هوا توان آمریکا را در فراهم نمودن غذا، خوراک دام، سوخت و محصولات دامی به سختی به چالش خواهد کشید.

واکنش گیاه در برابر دگرگونی آب و هوا نشان دهنده ی واکنش میان سه فاکتور افزایش دما، دگرگونی منابع آب و افزایش کربن دی اکسید است. افزایش دما تا هنگامی که کمتر از دمای بهینه ی گیاه است سبب افزایش آشکار رویش آن می گردد. هرچند در برخی گیاهن مانند گندمیان افزایش سرعت رشد سبب کاهش اندازه دانه و بازدهی گیاه خواهد شد. در برخی از

در گیاهان یکساله برای جلوگیری از تنش گرمایی پایان دوره ی رویش می توان تاریخ کاشت را دگرگون کرد. دوره ی پر شدن دانه ی گندم و بسیاری از گندمیان دانه ریز با افزایش دما تا اندازه ی فراوانی کاهش می یابد. بررسی واکنش گیاهان نیز نشان می دهد که افزایش میانه ی دما سبب کاهش بازدهی ذرت، گندم، سورگوم، باقلا، برنج و پنبه می شود.

برخی گیاهان در برابر افزایش دمای شبانه آسیب پذیرترند. دمای شبانه بیشتر از دمای روزانه افزایش داشته و گمان می رود در آینده نیز همچنان رو به افزایش باشد. این دگرگونی های دما تاثیر فراوانی بر دوره ی زایشی رشد دارند چون شب های گرم تعرق را افزایش داده و اینگونه مقدار کربن دریافتی گیاه در روز، که در دانه اندوخته خواهد شد، کاهش می یابد.
با افزایش دما و بلند تر شدن دوره های خشکی، گیاه بیشتر با دماهای بیشینه روبه رو می شود و اینگونه با ناکارآمد شدن فرآیندهای گرده افشانی و پر شدن دانه ها بازدهی کاهش می یابد.
گندمیان، سویا و کلزا دماهای بهینه ی کم و بیش پایینی دارند و به همین خاطر با افزایش دما بازدهی آن ها کاهش یافته و رشد آن ها ناکارآمد می شود. برای گیاهانی مانند خربزه، بامیه و سیب زمینی شیرین، که در برابر دماهای بالا پایدار هستند، افزایش دما سبب بلندتر شدن دوره ی رویش می شود اما در گیاهان سازگار با دما های پایین مانند سیب زمینی، کاهو و اسفناج، دوره ی رویش کوتاه تر می شود.
با افزایش دما، گیاه برای خنک نگاه داشتن خود به آب بیشتری نیز نیاز خواهد داشت. این خود نشان دهنده ی آن است که چگونه گیاه بسته به افزایش دما و دسترسی به آب در برابر دگرگونی آب و هوا از خود واکنش نشان می دهد.
اگر افزایش دما سبب آسیب رسیدن به دانه های گرده شود، گیاهانی مانند میوه ها، سبزی ها و گندمیان با دسترسی به آب کافی نیز آسیب خواهند دید. اگر دما از دمای آستانه نیز فراتر رود، گیاه توان ساخت دانه را نیز نخواهد داشت.
افزایش دما سبب جابه جایی عرض جغرافیایی بهینه ی گیاه به سمت شمال و کاهش دما سبب جابجایی آن به سمت استوا می گردد. بخشی که که گیاه در آن به خوبی پرورش می یابد، بستگی به چگونگی آب و هوا دارد که دما مهمترین فاکتور آن می باشد.
گیاه برای پایدار نگاه داشتن خود در دمای بهینه به آب کافی نیاز دارد. بدون آب، که گیاه را خنک نگاه می دارد، گیاهان دچار تنش خشکی خواهند شد. در بسیاری از بخش ها، آب آبیاری برای دستیابی به دمای بهینه ی رشد گیاهان فصل سرد( مانند بسیاری از سبزی ها) حتی در محیط های گرم نیز به کار می رود.
با افزایش درخواست و رقابت برای دسترسی به آب شیرین، دسترسی این گیاهان به آب کاهش چشمگیری خواهد داشت. کاهش گوناگونی منابع آب نیز بر روی رشد گیاهان تاثیر گذاشته و بازدهی را کاهش می دهد.

میزان و دوره ی بارش ها در طی فصل رشد نیز مهم بوده و دگرگونی آب و هوا بر آن تاثیر گذار خواهد بود. دگرگونی بلندای فصل بر گوناگونی گیاهان زراعی تاثیر گذار است.
با افزایش کربن دی اکسید در هوا، رشد گیاهان نیز افزایش می یابد. بیشتر شدن کربن دی اکسید در برخی گیاهان افزایش چندانی در رشد پدید نمی آورد چون این گیاهان مغذی نبوده و نیتروژن و پروتئین کمی دارند. افزایش کربن دی اکسید در برخی گیاهان سبب افزایش کارایی مصرف آب شده و این گونه گیاه با دسترسی به آب کمتر ماده ی خشک بیشتری تولید می کند.

پاسخ دمایی گیاهان ذرت و سویا

برای هر واریته ی گیاهی یک دمای بهینه برای رشد رویشی وجود دارد و هنگامی که دما از دمای بهینه ی گیاه کمتر
شده یا از آن فراتر میرود، رشد کاهش می یابد. گیاه در یک بازه ی دمایی ویژه دانه تولید می کند. در بیرون از این
بازه، گیاه توان تولید مثل زایشی را نخواهد داشت. همانگونه که نمودار نشان می دهد، ذرت در دماهای فراتر از 95 وسویا در دماهای فراتر از 102 درجه فارانهایت توان تولید مثل زایشی را نخواهند داشت.

این پدیده در جاهایی که با کمبود آب روبرو هستند و در فصل های با بارندگی کم سودمند است.
گاهی سازگاری با دگرگونی آب و هوا برای گیاه به سادگی سازگار شدن با دگرگونی تاریخ کاشت است. تاریخ کاشت هر گیاه گزینه ایست برای جلوگیری از رویارویی گیاه با برخی تنش های آب و هوایی مانند تنش گرما و تنش خشکی. تاثیر تاریخ کاشت بستگی به منطقه، گیاه زراعی و میزان گرما دارد و کارایی آن نیز با کاهش بهای محصول در بازار کاهش می یابد.
پیش بینی یک تاریخ کاشت بهینه برای به دست آوردن بیشترین بازدهی در آینده با کاهش اطمینان در باره تاثیر دگرگونی آب و هوا بر تولید ناحیه ای و عرضه محصول در نواحی رقیب دشوارتر خواهد شد. یکی دیگر از روش های سازگاری برگزیدن گیاهانی با پایداری بیشتر در برابر گرما و خشکی یا گیاهانی که توانایی بهره برداری از فصل رشد بلند تر را دارند می باشد.
کارایی این روش برای گیاهان چندساله بسیار کمتر است چون گزینش واریته های جدید بسیار گران بوده و گیاهان تازه کشت شده برای دست یافتن به بیشترین بازدهی به چندین سال زمان نیاز دارند.
برای گیاهان یک ساله نیز گزینش واریته های جدید همواره کم هزینه نمی باشد. دانه واریته های پایدار در برابر تنش می تواند گران بها بوده و واریته های جدید نیاز به سرمایه گزاری برای خرید دستگاه های نوین کاشت و دگرگونی بسیاری از روش های زراعی دارند.
گاهی بهنژادگری گیاهان در راستای پایداری به تنش دمایی یا گزینش یک واریته برای جای گزینی در شرایط جدید آب و هوایی، خاک، روش های زراعی و تقاضای بازار دشوار است.
درختان میوه ای که به زمستان های بلند نیاز دارند؛ دچار کاهش بازدهی خواهند شد. بسیاری از واریته های میوه( مانند بسیازی از وایته های سیب و توت) به 400 تا 1800 ساعت دمای زیر 45 درجه فارنهایت در هر زمستان نیاز دارند و در تابستان و پاییز آینده بازدهی بالایی داشته باشند. تا پایان این صده دمای زمستان در بسیاری از بخش های پرورش میوه در راستای به دست آوردن این بازدهی بسیار بالا خواهد بود.

افزایش درصد شب های بسیار گرم

نمودار نشان دهنده ی تغییر پیش بینی شده و مشاهده شده در درصد شب های بسیار گرم آمریکا در بازه ی
زمانی 1950 / 1990 می باشد. در پیش بینی هایی که بر اساس افزایش کمتر گازهای گلخانه ای انجام می شوند،
درصد شب های بسیار گرم تا سال 2100 تا 20 درصد افزایش خواهد یافت. در پیش بینی هایی که بر اساس
افزایش بیشتر گازهای گلخانه ای انجام می شوند، این مقدار به 40 درصد می رسد. بخش های سایه دار در
نمودار نشان دهنده ی بازه های احتمالی و خط ها نشان دهنده ی پیش بینی های مرکزی برگرفته از چندین مدل
آب و هوایی هستند.

گیاه قره قاط به دماهای پایینی نیاز دارد و هیچ واریته ای سازگارر با دمای بالا در آن دیده نمی شود. بیش از نیمی از قره قاط های آمریکا از ماساچوسیت و نیوجرسی به دست می آیند. در نیمه سده کنونی، با افزایش دما، از آن جایی که این دو ایالت به سرما دسترسی ندارند توان فراهم سازی این محصول را برای کشور نخواهند داشت.
چنین تاثیراتی در بخش های گوناگون یکسان نخواهند بود. برای نمونه با اینکه احتمال سرمازدگی آغاز فصل وجود خواهد داشت، افزایش دما می تواند سبب بهبود آب و هوا برای پرورش میوه در بخش دریاچه های پنجگانه گردد.
گمان می رود یکی از تاثیرات متضاد گرم شدن زمین افزایش خطر سرما زدگی گیاهان باشد. زمستان های ملایم و بهارهای گرم و زودهنگام که با روند کنونی گرم شدن زمین بیشتر رخ می دهند،سبب زودرسی و گلدهی زودهنگام گیاه می شوند. اینگونه بافت های گیاهی و گیاهان جوان آسیب پذیر دچار سرمازدگی پایان فصل خواهند شد.برای نمونه سرمازدگی بهاره ی سال 2007 در شرق آمریکا بسیاری از گیاهان زراعی و طبیعی را از میان برد چون این سرمازدگی در دوره ی گلدهی بسیاری از درختان و دوره ی پر شدن دانه ی گندم رخ داده بود. نمونه ای دیگر نازک تر شدن لایه برف پوشاننده ی برگ گیاهان در کوه های راکی است که سبب آسیب پذیر شدن گیاهان در برابر سرمای بهاره می شود و هم اکنون نیز برخی از گیاهان این منطقه دچار آسیب شده اند.
پدیده های ناگواری مانند خشکسالی و بارش های سنگین نیز بازدهی گیاه را کاهش می دهند چون افزایش یا کاهش آب در دسترس گیاه از رشد آن خواهد کاست.
یکی از آشکارترین اثرهای دگرگونی آب و هوا، افزایش بارش های سنگین است. هم اکنون بارش ها سنگین تر و دوره های بارندگی کوتاه تر شده اند و پیش بینی می شود این الگوی بارش همچنان در آمریکا ادامه یابد. یکی از نتیجه های بارش های سنگین به تاخیر افتادن کشت بهاره است. این برای کشاورزانی که برای بدست آوردن زودهنگام محصولاتی مانند لیمو، ذرت شیرین، و گوجه برنامه ریزی کرده اند زیانبار خواهد بود.
غرقاب شدن زمین در فصل رشد با کاهش اکسیژن خاک، افزایش خطر بیماری های ریشه و فشردگی خاک به دنبال کاربرد دستگاه های سنگین در خاک های خیس، سبب کاهش بازدهی گیاه می شود. بارندگی های سنگین در بهار 2008 سبب شد تا سطح رودخانه ی Mississippi 7 فوت بیشتر از تراز بحرانى طغيان گردد و اینگونه زمین های کشاورزی بسیاری غرقاب شدند. این سیل هنگامی رخ داده که کشاورزان تازه برای برداشت سویا، پنبه، گندم و ذرت آماده می شدند. زیان این پدیده بیش از 8 میلیارد دلار پیش بینی شد. برخی کشاورزان کشاورزی را رها کرده و دیگران بایستی سالهای آینده دوباره کشاورزی را آغاز کنند. این سیل سبب فرسایش شدید خاک و افزایش شست و شو و جریان یافتن مواد شیمیایی بخش کشاورزی به درون آب های زیرزمینی شد.
اثر دیگر بارش های سنگین آن است که شرایط مرطوب هنگام برداشت سبب کاهش کیفیت بسیاری از محصولات می گردد. طوفان ها به همراه بارش های سنگین اغلب به همراه تندبادهای نیرومندی بوده که سبب خوابیدگی محصول و زیان بسیاری می گردند. سبزی ها و میوه ها در برابر تنش های کوچک و کوتاه نیز آسیب پذیر هستند و به همین خاطر در برابر تنش های آب و هوایی آسیب پذیر خواهند بود. بارنش های سنگین و کوتاه سبب کم آبی در آینده خواهند شد چون دوره ی بارش کوتاه تر می شود.
پیش بینی می شود که دوره و سختی خشکی در بیشتر بخش های آمریکا افزایش یابد. افزایش خشکی در همان دوره ای رخ می دهد که نیاز های آبی گیاه به خاطر افزایش دما بیشتر می شوند. این کمبود آب به زیان همه گیاهان خواهد بود.
تنش های گرمایی چالش های دیگری نیز پدید خواهند آورد. حتی در گونه های زراعی که به خوبی با گرما سازگار شده اند، بازدهی و/یا کیفیت محصول می تواند هنگامی که دمای بیشینه روزانه از 90 درجه فارنهایت، حتی در دوره های کوتاه، فراتر می رود، کاهش یابد.
در بسیاری از گیاهان با ارزش تنها چند ساعت یا چند روز تنش گرمایی میانه در دوره های حساس رشد می تواند با دگرگون کردن مزه یا ریخت محصول سبب زیان گردد هرچند بازدهی کاهش نیافته باشد.
افزایش دما به سود علف های هرز، بیماری ها و آفت هاست. علف های هرز از افزایش کربن دی اکسید و به افزایش تنش بر گیاه زراعی نیز سود می برند و اینگونه برای کنترل گیاهان هرز، بیماری ها و حشرات باید تلاش بیشتری نمود.
گیاهان هرز بیشتر از گیاهان زراعی از افزایش دما و کربن دی اکسید سود می برند یکی از نگرانی هایی که در باره افزایش دما دیده می شود، گسترش علف های هرز به سمت شمال است. کشاورزان در بخش های جنوبی در برابر کشاورزان شمالی زیان بیشتری از علف های هزر می بینند. برای نمونه کشاورزان جنوب به خاطر علف های هرز 64 درصد محصول سویا را از دست می دهند در حالی که این مقدار برای کشاورزان شمال 22 درصد است.
بسیاری از گیاهان هرز نیرومند که در جنوب گسترش یافته اند، با بخش هایی که در آن ها دمای زمستان از آستانه ویژه ای کمتر نمی شود، سازگار شده اند.

بازدهی ذرت آمریکا طی سال های 1960 تا 2008

درحالی که پیشرفت های تکنولوژی سبب افزایش بازدهی گیاه ذرت شده اند، در برخی سال ها، تنش های آب و
هوایی سبب کاهش بسیاری در این بازدهی گردیده اند. با افزایش دما و پراکنده تر شدن بارندگی، گمان می رود
بازدهی گیاه نیز دچار تغییر گردد. بدون پیشرفت های شگرف تکنولوژی و با فراتر رفتن دمای هوا از دمای بهینه ی رشد رویشی و زایشی، افزایش بازدهی گیاه کاری دشوار خواهد بود.

با افزایش دما این گیاهن هرز به سمت زمین های کشاورزی شمال گسترش می یابند.گیاه هرز کودزو هم اکنون 5/2 میلیارد جریب فرنگی از جنوب شرقی را در بر گرفته و ناقل بیماری های قارچی مانند سیاهک سویاست. این بیماری خطری بزرگ برای تولید سویا در آمریکا می باشد.
هزینه کنترل گیاهان هرز برای آمریکا بیش از 11 میلیارد دلار در سال است که بیشتر این هزینه صزف علف کش ها می گردد. به همین خاطر کاربرد و هزینه علف کش ها با افزایش دما و کربن دی اکسید بیشتر خواهد شد. رانداب پرکاربرد ترین علف کش در آمریکا ست و با افزایش کربن دی اکسید کارایی خود را از دست خواهد داد. به همین خاطر کشاورز نیاز به افزایش کاربرد مواد شیمیایی و سمپاشی خواهد داشت که این خود سبب زیان های اقتصادی و زیست محیطی می گردد بسیاری از آفات و بایماری های گیاهی با افزایش دما گسترش یافته و سبب زیان و کاربرد آفت کش ها می گردند. افزایش دما از راه های گوناگون به بیماری ها و حشرات کمک می کند. افزایش دما به بیماری ها و حشرات کمک می کند تا دامنه خود را به سمت شمال گسترش دهند. افزایش دمای زمستانه نیز سبب آسان تر شدن زمستان گزرانی حشراتی می شود که در گذشته سرمای زمستان شمار آن ها را کنترل می کند. برخی از این حشرات نه تنها خود به گیه آسیب می رسانند که بیماری های ریان بار گیاهی را نیز جابه جا می کنند گمان می رود با دگرگونی آب و هوا بیماری های گیاهان زراعی نیز افزایش یابند چون زمستان های با دمای بیشتر و بهار های کوتاه تر سبب گسترش بیماری ها شده و شمار بشتری از آن ها زنده می مانند. در فصل های رویشی بلندتر برخی حشرات نسل های بیشتری پدید می آورند و این گونه شمار آن ها افزایش خواهد یافت. سرانجام گیاهانی که در بخش های دارای کربن دی اکسید بیشتری پرورش داده می شوند دارای مواد مغذی کمتری خواهند بود به همین خاطر حشرات برای بدست آوردن پروتئین باید بخش های بیشتری از گیاه را بخورند و این گونه زیان بیشتری به گیاهان خواهد رسید. به خاطر افزایش آفات در بخش های گرم، سمپاشی بیشتر از بخش های با آب و هوای خنک انجام می شود. برای نمونه پرورش دهندگان ذرت شیرین در فلوریدا برای از میان بردن آفاتی مانند کرم ریشه خوار ذرت، 15 تا 32 بار در سال سم پاشی می کنند اما کشاورزان نیویورک 0 تا 5 بار این کار را انجام می دهند. علاوه بر این دما های بالا سبب کاهش کارایی برخی از آفت کش های می شود. یکی از نمونه های ناگوار پاسخ سم ivy به افزایش کربن دی اکسید است. با افزایش کربن دی اکسید در هوا این سم افزایش یافته، بزرگتر می شود و فرم سمی تری از آن پدید می آید که سبب واکنش های دردناک پوستی در 80 درصد مردم می گردد. تماس با سم ivy یکی از گسترده ترین آسیب ها در مراکز تولید سم آمریکا می باشد که سالانه سبب بیش از 350000 آسیب تماسی می گردد.

تاثیر علف کش ها در هنگام افزایش کربن دی اکسید

کرت سمت چپ نشان دهنده ی علف های هرز در کرتی با کربن دی اکسید PPM 380 یا همان مقدار کنونی این گاز است. در کرت سمت راست مقدار کربن دی اکسید تا PPM 680 افزایش یافته است. تیمار علف کش برای هر دو کرت یکسان بوده است.

تحریک رشد این سم به خاطر افزایش کربن دی اکسید در گونه های چوبی بیشتر است. به همین خاطر با افزایش کربن دی اکسید، سم ivy نیز افزایش یافته و سمیت آن نیز بیشتر می گردد و سبب آسیب دیدن انسان و جنگل ها می شود.
دما های بالاتر، فصل رویش بلند تر و افزایش خشکی سبب افزایش کاربرد آب در بخش کشاورزی برخی مناطق خواهد شد. بدست آوردن بهترین کارایی مصرف کربن دی اکسید اغلب به کاربرد بیشتر آب و کودهایی که با نیاز گیاه هماهنگ هستند؛ نیاز دارد. گمان می رود که کشاورزان با افزایش کاربرد سموم به آفات و بیماری های شدید واکنش نشان دهند.
در جاهایی که افزایش کاربرد نهاده های آب و مواد شیمیایی ناگزیر است، هزینه های کشاورز افزایش یافته و از سوی دیگر با کاهش منابع آب، افزایش نیتروژن و سموم واکنش پذیر در زیستگاه و به خطر انداختن امنیت غذایی، تاثیرات اجتماعی خود را نشان خواهد داد.

تغییرات دمای زمستانه، 1975 تا007 2

افزایش دما در زمستان، به ویژه در بخش های مهم کشاورزی، بیشتر از دیگر فصل ها می باشد. این خود سبب بیشتر
شدن و گسترش بسیاری از آفات و بیماری های گیاهی و افزایش تنش ها در بخش کشاورزی می گردد. همانگونه که نقشه
نشان می دهد دمای زمستان بخش های غربی و شمالی در 30 سال گذشته تا 7 درجه فارانهایت افزایش یافته است.

کیفیت علوفه در چراگاه ها و مراتع با افزایش کربن دی اکسید کاهش می یابد چون بر محتوای پروتئین و نیتروژن گیاه تاثیر می گذارد و اینگونه توانایی زمین ها را برای فراهم آوردن خوراک دام کاهش می دهد.
پرورش گاه در همه ی بخش های آمریکا بویژه در بخش های دارای چراگاه های طبیعی یا مصنوعی انجام می شود. به طور کلی مراتع شرق کشت و مدیریت می شود در حالی که مراتع غربی بومی و طبیعی بوده، کشت نمی شوند و بارندگی کمتری دارند در بسیاری از بخش های نیمه خشک به خاطر افزایش کربن دی اکسید و دگرگونی آب و هوایی که به دنبال آن پدید می آید هم اکنون دگرگونی های کاربری بسیاری رخ داده است. این دگرگونی ها شامل دگرگونی گونه های گیاهی و کیفیت آن ها می باشد .
افزایش کربن دی اکسید به طور کلی کیفیت علوفه را کاهش می دهد به همین خاطر چراگاه های بیشتری برای تامین مواد مغزی دام نیاز است و این خود سبب کاهش بازدهی دام می شود. علوه بر این درختچه های چوبی و برخی چمن های کم کم به درون چراگاه راه می یابند و اینگونه ارزش علوفه ای چراگاه را کاهش می دهند. آمیخته ای از این فاکتورها سبب کاهش بازدهی دام خواد شد.
افزایش کربن دی اکسید بازدهی علوفه را افزایش میدهد و از سوی دیگر ارزش آن را کاهش خواهد داد. چون نیتروژن و پروتئین گیاه اغلب با افزایش کربن دی اکسید کاهش می یابند. این کاهش پروتئین ارزش علوفه را کاهش داده و تاثر مثبت افزایش کربن دی اکسید در کربوهیدرات ها را نیز کاهش می دهد. افزایش کربن دی اکسید توان هضم همین علوفه های کم ارزش را نیز کمتر می کند. کاهش ارزش علوفه می تواند نشان دهنده ی اثرهای زیانباری بر رشد، تولید مثل و توان زیستی دام باشد و تولید دامی را ناپایدار کند مگر اینکه با صرف هزینه های بیشتر به خوراک دام مکمل های پروتئینی بیافزاییم. برای نمونه در چراگاه های کوتاه، آزمایش غنی سازی با کربن دی اکسید پروتئین علوفه پاییزه را تا کمتر از حد بحرانی دام و توان هضم علوفه تابستانه را 14 و علوفه پاییزه را 10 درصد کاهش داد. علوفه هایی که در حضور کربن دی اکسید بیشترین رشد را داشتند، مقدار پروتئینشان به طور معنی داری از دیگران کمتر بود.
در مقیاس منطقه ای، گوناگونی گونه های علوفه ای بستگی با آب و هوا و خاک دارد. فاکتور اساسی تایین کننده ی پراکندگی و فراوانی گیاهان آب است: هم مقدار آبی که گیاه مصرف می کند و هم دسترسی به آب طی زمان و مکان. توانایی پیش بینی دگرگونی های گیاهی در مقیاس منطقه ای و در دوره های کوتاه تر محدود است چون در چنین مقیاس هایی واکنش گیاهی به دگرگونی هایی در مقیاس جهانی بستگی به گوناگونی فرآیندهای منطقه ای مانند آتش سوزی و چرا و سرعت جابه جایی گیاه در چراگاه دارد. با این همه برخی الگوهای دگرگونی گیاهی در حال پدیدار شدن هستند. برای نمونه آزمایش ها نشان می دهند که افزایش کربن دی اکسید بیشتر به سود گیاهان هرز و مهاجم است تا گونه های بومی چون گونه های مهاجم دارای ویژگی هایی مانند نرخ رشد سریع و دانه ی فراوان هستند که سبب واکنش رویشی بیشتری به کربن دی اکسید می شوند. از سوی دیگر گمان می رود تاثیر افزایش کربن دی اکسید بر ترکیب گونه های گیاهی هنگامی که زمین دچار آشفتگی هایی مانند آتش سوزی یا چرا شده است و دسترسی به روشنایی و مواد مغذی بالاست، بیشتر است.
افزایش دما سبب بلند تر شدن دوره ی رشد می شود و اینگونه دوره ی تولید علوفه را به سمت پایان پاییز و آغاز بهار سوق می دهد. هرچند بازدهی همچنان وابسته به بارش در طی فصل رشد خواهد بود.
افزایش دما، بیماری و تنش های آب و هوایی سبب کاهش بازدهی دام خواهند شد
گاو، خوک و مرغ نیز همانند انسان جانورانی خون گرم هستند و به گرما حساس می باشند. بررسی نشان می دهد تاثیر منفی تابستان های گرم تر بیشتر از تاثیر مثبت زمستان های گرم خواهد بود. هرچه آب و هوای آمریکا گرمتر می شود تولید نیز کاهش می یاید. برای نمونه یک بررسی نشان داد که گرم شدن در بازه 9 تا 11 فارنهایت (که در پیش بینی های بر اساس گاز های گلخانه ای بیشتر مطرح است) تا 10 درصد بازدهی دام را دررورش گاو و گوساله جنوب شرق کاهش می دهد در حالی که گرم شدن به اندازه 7/2 درجه فارنهایت کمتر از یک درصد را کاهش می دهد. دما و رطوبت دست به دست هم داده و سبب بروز تنش در جانوران می شوند. هر چه دما و رطوبت بیشتر باشد تنش و آسیب نیز بیشتر خواهند بود و اینگونه توان شیردهی ، افزایش وزن و تولیدمثل جانوران کمترمی شود . تولید شیر کاهش یافته، مدت زمانی که گاوها برای دسترسی به وزن مورد نظر نیاز دارند بیشتر می شود. نرخ باروری گوساله ها کاهش یافته و به خاطر گرما نرخ رشد خوک ها نیز کمتر می شود. سرانجام تولید خوک، گوساله و شیر با گرم تر شدن جهان کاهش خواهند یافت.

پراکنش گاوهای گوشتی و چراگاه های آمریکا

رنگ ها نشان دهنده ی درصدی از ایالت های آمریکاست که چراگاه دام یا مرتع می باشند و در این میان رنگ سرخ
نشان دهنده ی بیشترین درصد است. هر نقطه نشان دهنده ی 10000 گاو است. تولید دام در همه ی ایالت ها انجام می
شود. با افزایش کربن دی اکسید کیفیت علوفه کاهش می یابد و اینگونه بازدهی تولید دام نیز کمتر می شود

افزایش های پیش بینی شده در تاثیر منفی بر روی دام خواهند داشت. این افزایش با کاهش کارایی تولید غذا و افزایش انرژی مورد نیاز برای حفظ سلامتی دام بازدهی این بخش را کمتر می کند این هزینه ها شامل افزایش مرگ و میر دام به خاطر تنش های آب و هوایی مانند موج های گرمایی نمی َشود. بازیابی شبانه یکی از راه های اساسی دام برای زنده ماندن در تنش های گرمایی است.یکی از ویژگی های موج های گرمایی اخیر نبود بازیابی شبانه است. شمار بسیاری مرگ و میر در موج های گرمایی اخیر گزارش شده اند. به گونه ای که در هر ایالت تا 5 هزار گاو تنها در یک موج گرمایی کشته شده اند.
گرم شدن زمین بر روی انگل ها و پاتوژن های بیماری زا نیز موثر است. زمستان های گرم تر و بهارهای زودرس سبب افزایش شمار انگل ها و پاتوژن های بیماری زا می شوند. علاوه بر این از سوی دیگر دگرگونی پراکندگی بارندگی سبب دگرگونی بیماری های حساس به رطوبت می شود. تنش گرمایی توانایی جانوران را برای پایداری در برابر دیگر تنش ها مانند بیماری ها و انگل ها کاهش می دهد. علاوه بر این دگرگونی پراکندگی بارندگی می تواند سبب تغییر بیمای های حساس به رطوبت نسبی گردد. برای تولید محصولات دامی نیاز به دگرگونی ساختمان های پرورش دام در راستای کاهش تنش گرمایی دارد.
گزینش دیگر گونه های دامی به عنوان یک راهکار سازگار شدن با گرمای هوا بسیار دشوار ، پرخطر و در بسیاری از موارد پرهزینه تر از نغییر واریته های گیاهی است. پیش بینی درست الگو های آب و هوایی و پدید آوردن بازار و بستر ی مناسب برای فراورده های جدید دامی در راستای دادن واکنش موثر ضروری هستند.

گردآوری،ترجمه و صفحه آرایی: انجمن علمی زراعت و اصلاح نباتات دانشگاه رامین بهار 1389

دريافت نسخه PDF به زبان فارسي

دريافت نسخه PDF به زبان انگليسي

دريافت فايل منابع به كار رفته در اين پژوهش

بر گرفته از

Globalchange.gov

تازه هاي كشاورزي به مناسبت هفته پژوهش 88

2010-01-01T22:35:00.000-08:00

پایان توالی یابی ژنوم ذرت توسط سازمان کشاورزی آمریکا

واشنگتن، 19 نوامبر 2009 - دانشمندان سازمان کشاورزی آمریکا پس از دو سال تلاش توانستند توالی یابی ژنوم ذرت را به پایان برسانند. این دستاورد سبب افزایش سرعت گسترش واریته های جدید ذرت خواهد شد. اینگونه تامین غذای انسان آسان تر شده و از سوی دیگر تقاضا برای این گیاه مهم در خوراک دام و سوخت های زیستی برآورده خواهد شد.
نتایج این پروژه بزرگترین و پیچیده ترین توالی یابی ژنوم گیاهی بوده که تاکنون انجام شده و در مجله Science نیز منتشر شده است. به گفته ی یکی از پژوهشگران، توالی یابی ژنوم ذرت به دانشمندان آمریکا و سراسر جهان کمک خواهد کرد تا با گسترش واریته های نوین، توان رویارویی با چالش های جهانی مانند دگرگونی آب و هوا، گرسنگی و فراهم آوردن انرژی های تجدید پذیر را بدست آورند.

دانشمندان در سرویس پژوهش های کشاورزی سازمان کشاورزی آمریکا پس از دو سال تلاش توانستند ژنوم ذرت را توالی یابی کنند

این پیشرفت برای دانشمندان نخستین برنامه در راستای شناسایی مسیرهای ژنتیکی ذرت است که سبب درک بهتر گیاه ذرت شده و آن ها را قادر می سازد تا ذرت را با روش های گوناگون بهبود دهند. این توالی یابی به پژوهشگران کمک خواهد کرد تا رابطه ی میان ژن ها و صفات گیاه ذرت را آشکار کنند؛ ساختار ژنتیکی گیاه را بهتر به تصویر بکشند و دریابند چگونه ساز و کارهای پیچیده ی ژنتیکی به همراه زیستگاه سلامتی و توان زیستن گیاه را مشخص می کنند.
انتظار می رود این پروژه در آینده منجر به پدید آمدن واریته های با بازدهی بیشتر، مقاوم به خشکی، آفات و بیماری ها شود. اینگونه دانشمندان می توانند با بهبود ساقه، فیبر و ساختمان سلولی ذرت آن را برای سوخت های زیستی نیز بهینه کنند.
این گروه از دانشمندان فراگیرترین توالی یابی ژنوم را تا به امروز منتشرکرده اند که شامل همه ی بخش های کاربردی ژنوم ذرت می شود. یک نقشه ی ژنتیکی هاپلوتایپ نیز که نمایانگر بخش هایی از ژنوم که میان
27 لاین گوناگون ذرت یکسان است نیز در این پژوهش بدست آمده است. یک هاپلوتایپ ترکیبی از آلل های گوناگون یک ژن است که بر روی یک کروموزوم در نزدیکی یکدیگر جای گرفته و با هم به ارث می رسند. لاین های ذرت در نقشه ی ژنتیکی هاپلوتایپ از آن جایی برای این آزمایش برگزیده شدند که بیشترین گوناگونی ژنتیکی را نشان می دادند.
با بررسی این لاین ها، پژوهشگران و بهنژادگران می توانند پتانسیل های ژنتیکی ذرت را شناسایی کرده و اینگونه با افزایش سرعت اصلاح گیاهان، توان پاسخ دادن به نیازهای جهانی و رویارویی با چالش هایی مانند دگرگونی آب و هوا را بدست آورند.
ذرت که در میان دانشمندان با نام Maize شناخته می شود یکی از مهمترین گیاهان زراعی جهان است. در سال گذشته ارزش محصول ذرت برداشت شده در آمریکا 47 میلیارد دلار بوده است. به گفته ی دانشمندان، پروژه ی توالی یابی ژنوم ذرت بایستی اساس شناخت و بهبود دیگر گیاهان زراعی قرار بگیرد. دیگر گیاهانی که ژنوم آن ها در گذشته توالی یابی شده است عبارتند از
برنج، سورگوم، سپیدار، انگور و گیاه آرابیدوپسیس.

بی خاک ورزی و گازهای گلخانه ای
به گزارش دانشمندان در سرویس پژوهش های کشاورزی سازمان کشاورزی آمریکا، نوع و چگونگی کاربر کودها می تواند بر توانایی کم خاکورزی در کنترل گازهای گلخانه ای موثر باشد. به کمک روش های بی خاکورزی و کم خاکورزی کشاورزان می توانند با اندوختن کربن بیشتر در خاک، از افزایش گازهای گلخانه ای در هوا جلوگیری کنند.
هم اکنون درباره ی اینکه روش های خاکورزی و دیگر عملیات انجام شده در مزرعه چگونه سبب افزایش گازهای گلخانه ای می شوند اطلاعات کمی در دست است. بررسی های انجام شده درباره ی تاثیر بلند مدت روش های خاکورزی و کاربرد کودها توسط خاکشناسان در سرویس پژوهش های کشاورزی نشان می دهد که اگر روش های کم خاکورزی به درستی انجام نشوند، می توانند سبب افزایش برخی گازهای گلخانه ای خطرناک مانند اکسید نیتروژن شوند. اکسید نیتروژن 300 بار از کربن دی اکسید نیرومند تر بوده و می تواند به آسانی اثر روش های کاهش این گاز را در هوا خنثی کند.

خاکورزی حفاظتی-کاشت گیاهان در زمینی که دارای ساقه و یا دیگر پسماندهای
گیاه پیشین است- سبب کاهش آزاد سازی کربن دی اکسید از زمین های کشاورزی
می شود. اما با کاربرد نادرست کودها، این گونه خاکورزی سبب افزایش گاز اکسید نیتروژن در
هوا خواهد شد که اثر گلخانه ای آن 300 بار بیش از کربن دی اکسید است.

زمین های کشاورزی آمریکا بزرگترین منبع پخش اکسید نیتروژن در هوای این کشور هستند و بیش از یک سوم این فرایند در زمین های شمال آمریکا انجام می شود. پژوهشگران نشان داده اند که برای جلوگیری از رها شدن این گاز به هوا، کشاورزانی که روش بی خاکورزی را به کار می برند بایستی کودهای نیتروژنه را در عمق بیش از 4 اینچی خاک و در زیر لایه ای که بیشترین مقدار اکسید نیتروژن را تولید می کند به کار برند.
در پژوهش های انجام شده دانشمندان میزان تولید این گاز را در سه روش خاکورزی که کودهای آمونیاک، اوره و آمونیم نیترات را به کار می بردند با هم مقایسه کردند.
میزان اکسید نیتروژن آزاد شده با کاربرد آمونیاک دو برابر بیش از دیگر کودها بود اما هنگامی که آمونیاک در روش بی خاکورزی به عمق 6 تا 8اینچی خاک تزریق می شد؛ کمترین میزان آزاد سازی این گاز نسبت به دیگر روش های خاک ورزی که از آمونیاک استفاده کرده بودند مشاهده شد. از سوی دیگر پخش کود اوره بر روی زمین هایی که به روش بی خاک ورزی کشت شده بودند؛ در مقایسه با روش های خاکورزی سنگین سبب رهاسازی اکسید نیتروژن بیشتری می شد.

ملخ ها می توانند سبب آلودگی دام به ویروس شوند
بر اساس تحقیقات دانشمندان در سرویس پژوهش های کشاورزی، گیاهان چراگاه ها می توانند آلوده به ویروسی باشند که ملخ ها سبب انتقال آن به گاو، اسب و دیگر پستانداران سم دار می شوند. به تازگی طغیان ویروس تورم تاولی دهان) vsv ( در جنوب غرب آمریکا سبب متوقف شدن مسابقات اسب دوانی و اجرای قرنطینه در این بخش شده است.
vsv یک بیماری ویروسی است که هرزچندگاهی در آمریکا شیوع می یابد و آخرین بار در سال 2006 گسترش پیدا کرده است. پژوهشگران سرویس پژوهش های کشاورزی نشان داده اند که در شرایط آزمایشگاهی، گیاهان مرتعی می توانند ناقل ویروس vsv شوند و این گونه، ملخ هایی که از گیاه تغذیه می کنند به ویروس آلوده خواهند شد. این پژوهش که به تازگی در در مجله «میکروبیولژی کاربردی و زیست محیطی » منتشر شده است برای نخستین بار ثابت کرد که ویروس vsv می تواند بر روی گیاهان مرتعی پایدار بماند.
با اینکه ویروس یاد شده به ندرت کشنده است، سبب بروز تاول های دردناکی در گاو، اسب و دیگر چارپایان می شود. در هنگام طغیان بیماری، دام های آلوده بزاق فراوانی تراوش می کنند که این خود سبب گسترش بیماری از دام به دام
می گردد. با اینکه گمان می رفت خاک و گیاهان منبع این ویروس باشند، در توصیه های جدید برای پیشگیری از بیماری شامل گندزدایی استبل ها و چراگاه ها نمی شوند.
برای بررسی احتمال خورده شدن ویروس های زنده ی درون گیاه آلوده توسط ملخ ها، پژوهشگران 14 گونه گیاه مرتعی را که ملخ ها از آنها تغذیه می کردند، در شرایط آزمایشگاهی در تماس با ویروس vsv قرار دادند. چندین گونه از این گیاهان تا بیش از یک روز ویروس را در آزمایشگاه میزبانی کردند. سپس پژوهشگران دو گونه ی گیاهی را در تماس با ویروس قرار داده و یک روز بعد ملخ ها از گیاهان آلود تغذیه کردند. ملخ ها با ویروس آلوده شده و نتایج این آزمایش نشان داد که انتقال ملخ-دام-ملخ این ویروس امکان پذیر است. سپس دانشمندان یک آفت کش پرکاربرد ویژه ملخ را به کار برده و دریافتند که این آفت کش نتنها شمار ملخ ها را کاهش می دهد بلکه سبب کاهش تماس ویروس با گیاه می گردد و اینگونه از تماس ملخ ها و دام با این منبع ویروس جلوگیری می کند. هرچند کاربرد این آفت کش نیاز به مجوز سازمان حفاظت از محیط زیست آمریکا دارد، آفت کش یا هرگونه ترکیب مشابهی
که ویروس را غیرفعال می کند می تواند در جلوگیری از طغیان بیماری موثر باشد.
نتایج این بررسی می تواند با ارائه یک روش کنترل نیرومند و ارزیابی درست خطردر هنگام طغیان بیماری، در مدیریت آن به ما کمک کند.

لاین جدید سویا با مقاومت در برابر نماتدها
لاین جدید سویا که با همکاری سازمان کشاورزی آمریکا و دانشگاه میسوری پدید آمده است در برابر دو نماتد مهم این گیاه از خود مقاومت نشان می دهد. این لاین که با نام 3181-S99 شناخته می شود در آغاز با هدف ایجاد مقاومت در برابر نماتد کیست سویا ) SCN ( و نماتد گرهی ریشه سویا بهنژادگری شد. در میان لاین های سویا تنها چندین نمونه
مقاومت بسیاری در برابر آلودگی نماتد ها نشان می دهند و بازده بالایی هم دارند. در آزمایش های انجام شده بازدهی لاین یاد شده با بازدهی رقم های پربازدهی مانند Hutcheson برابری می کرد و گاهی از آن نیز بیشتر بود. این لاین جدید سویا در برابر ریزش دانه ها هنگام رسیدگی و برداشت نیز مقاومت دارد. لاین جدید سویا در برابر نماتد کیست سویا ) SCN ( که یکی از خطرناک ترین آفات سویا در آمریکاست و هر ساله 438 میلیون دلار خسارت به بار می آورد مقاومت بالایی از خود نشان می دهد.

نماتد کیست سویا در کنار تخم این نماتد

نماتدهای کیست به ریشه ی گیاهان جوان آسیب می رسانند و نماتدهای گره ریشه نیز دومین آفت بزرگ سویا در آمریکا هستند. انتظار می رود که این لاین در آینده به عنوان لاین مادری برای تولید واریته های با بازدهی بیشتر و با نیاز کمتر به آفت کش به کار رود.

برگرفته از: سرویس پژوهش های کشاورزی سازمان کشاورزی آمریکا

http://www.ars.usda.gov/

دريافت نسخه PDF اين نشريه و ديگر پوسترهاي چاپ شده در هفته پژوهش:

برخي پژوهش هاي انجام شده در گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشگاه رامين

پوستر خوش آمد گويي به غرفه

سر در غرفه

2009-11-18T21:57:00.000-08:00

تکامل همراه و گرده افشانی

تکامل همراه تاثیر متقابل دو گونه بر تکامل یکدیگر است. در این پدیده ، تکامل هر گونه وابسته به گونه ی دیگر می باشد و هر کدام از دو گونه ی درگیر بر دیگری فشار وارد می کند. به این ترتیب هر دو گونه با هم تکامل می یابند.تکامل همراه
یکی از بزرگترین نمونه های همزیستی میان جانداران است.

برخی نمونه های تکامل همراه:

بید یوکا و درخت یوکای آمریکایی:

گل های درخت یوکا ساختار ویژه ای دارند و به همین خاطر تنها این بید کوچک می تواند گرده افشانی آن ها را انجام دهد.این بیدها درون گل های یوکا تخم ریزی می کنند. لاروهای آن ها در تخمدان در حال رشد زندگی کرده و از دانه های آن تغذیه می کنند.

درخت آکاسیا و مورچه های آن:

آکاسیا یک درخت کوچک بومی آمریکای مرکزی و از تیره ی نیام داران است. درختان آکاسیا تیغ های بزرگ و تو خالی دارند. مورچههای آکاسیا درون همین تیغ ها زندگی می کنند. گیاه در نوک برگچه هایش ماده ای می سازد که مورچه ها از آن تغذیه می کنند.مورچه ها هم با حمله کردن به گیاه خوارن و گاز گرفتن هر جانوری که حتی به طور اتفاقی به گیاه برخورد می کند از آن محافظت می کنند.اگر گیاه دیگری زیر درخت آن ها بروید مورچه ها آن را بریده و از میان می برند!

گلسنگ ها:

گلسنگ ها آمیزه ای از قارچ و جلبک هستند. در هر کدام از گونه های گلسنگ ، قارچ و جلبک آن چنان در هم پیچیده اند که گلسنگ بیشتر به عنوان یک گونه ی جاندار دسته بندی می شود تا آمیخته ای از قارچ و جلبک. نوع قارچ و جلبک بستگی به گونه ی گلسنگ دارد.جلبک با انجام فتوسنتز قند تولید می کند که هر دو جاندار از آن سود می برند. قارچ هم گلسنگ را به بستر آن( سنگ، درخت و ... ) می چسباند و آب مورد نیاز جلبک را نیز فراهم می آورد.

تکامل همراه بیشتر میان شماری از گیاهان گل دار وجانورانی که گرده افشانی آن ها را به طور اختصاصی انجام می دهند (حشرات، خفاش ها و ...) دید ه می شود.جانور گرده افشان به خاطر پراکندن گرده ها از گیاه پاداشی مانند شهد را دریافت می کند.

در گیاهانی که گرده افشانی آن ها را بیدها انجام می دهند طول مهمیز دقیقا برابر با طول زبان آن بید خاص است. برای نمونه چارلز داروین بر اساس اندازه و شکل گلی که در ماداگاسکار دیده بود پیش بینی کرد یک بید خاص درآن جا وجود داشته باشد.این بید چهل سال بعد در آن جا کشف شد. گل های میمونی کهبسیاری از مردم در باغچه هایشان می کارند هنگامی باز می شوند که یک نوع زنبور بزرگ که وزن خاصی دارد روی آن ها بنشیند.

برخی گیاهان مانند کاج ها ، چمن ها و... توسط باد گرده افشانی می شوند. راهبرد تولید مثلی آن ها ساخت شمار

بسیار زیادی گرده است. به امید آن که برخی از گرده ها بتوانند خود را به مادگی برسانند. این گیاهان برای ساخت گرده انرژی بیشتری به کار می برند.

بسیاری از گیاهان برای پراکندن گرده هایشان به جانوران وابسته اند.این یک همزیستی است که در آن گیاه و گرده افشان هر دو سود می برند.

گیاه برای ساخت گرده انرژی کمتری به کار می برد و در عوض گل های زیبا و خوشبو به همراه شهد می سازد.برخی گل ها معمولی و برخی ویژه هستند.

نهان دانگان نخستین و بازدانگان توسط باد گرده افشانی می شوند. همانند بازدانگان کنونی در این گیاهان هم تخمک برای چسبیدن به دانه های گرده قطره های کوچکی از شیره ی گیاهی تراوش می کرد.

سوسک ها این ترکیب قندی-پروتئینی را بر روی گیاه یافتند و از آن تغذیه کردند. این حشرات به این منبع غذایی وابسته شدند و شروع به جابه جایی دانه های گرده از یک گیاه به گیاه دیگر نمودند.

گرده افشانی به کمک سوسک ها کارایی بیشتری نسبت به باد داشت و به همین خاطر انتخاب طبیعی گیاهانی را برگزید که سوسک ها را به خود جذب می کردند.

گام بعدی تکامل بخش های سازنده و پنهان کننده ی شهد درگیاه برای کشاندن جانور گرده افشان به سمت گل بوده است.
پدید آمدن گل های سفید،درخشان و آشکار برای کشاندن جانور گرده افشان به سمت شهد یا منبع غذایی هم در این روند تکاملی رخ داده است.

برچه یا بخش ماده ی گل در اصل برگ مانند بوده است.این بخش به دور تخمک پیچیده و آن را در بر گرفته است تا از خورده شدن آن توسط گرده افشان جلوگیری کند. در این جا هم گیاهانی که تخمک محافظت شده ای داشتند از دیگران پیشی گرفته و انتخاب شدند.

با آغاز دوران سنوزوئیک نخستین زنبورها،پروانه ها و بیدها پدیدار شدند.نکته مهم در اینجاست که گل ها تنها منبع غذایی حشره ی بالغ در این گونه ها هستند.

از آن هنگام تاکنون برخی گیاهان و حشرات تاثیر ژرفی بر تکامل یکدیگر نهاده اند.گلی که گرده افشان های ویژه ای را با روش خاصی به سوی خود می کشاند نسبت به گل هایی که گرده افشان های گوناگونی را بدون قاعده ی خاصی جذب می کرد برتری داشت(دانهی گرده ی کمتری هدر می داد).این برای جانور گرده افشان هم یک برتری بود چون با کاهش رقابت به یک منبع غذای اختصاصی دست می یافت. شکل ها، رنگ ها و بوهای گوناگون گل ها به گرده افشان ها کمک کرد تا به کمک حواس خود گل را شناسایی کنند و از سوی دیگر گرده افشان های ناخواسته را دور نگه می داشت.
امروزه بیش از 65 % از نهان دانگان به کمک حشرات گرده افشانی می شوند و 20 % از حشرات دست کم در در چند دوره از زندگی خود برای بهدست آوردن غذا به گل ها وابسته اند.

برای اینکه گرده افشانی به درستی انجام شده و موثر هم باشد بایستی یک رابطه ی پایدار میان گل و گرده افشان پدید آید.

گرده افشان باید به طور منظم به این گل خاص سر بزند تا جایی که این بازدیدها بخشی از رفتارهای روزانه ی این جانور گرده افشان شوند. جانوری که به گل سر می زند باید کارهایی را انجام دهد یا دست کم برای انجام کارهایی تلاش کند که در ارتباط با ساختار و کارکرد گل هستند .
حشراتی که از یک گل بازدید کرده و گرده های آن را جابجا می کنند، گرده افشان ویژه ی آن گونه به شمار نمی روند مگر اینکه از آن گیاه به دلیل خاصی بازدید کنند.

گیاه باید موارد زیر را برای جانور گرده افشان فراهم
آورد:

یک پاداش(غذا؟) برای گرده افشان(شهد،گرده).

یک نوع جاذب که نشان دهنده ی وجود آن پاداش
باشد.

این جاذب می توان یک جاذب مستقیم مانند بو،رنگ ،شکل یا بافت باشد یا یک جاذب غیر مستقیم مانند فراهم کردن شکار برای جانوران شکارچی.

ابزاری برای چسباندن گرده به جانور گرده افشان تا گرده به طور موثر به گل دیگری که جانور از آن بازدید می کند برده شود.

پاداشی که گل به جانور گرده افشان می دهد همیشه خوراک نیست. در یک ارکیده ی گرمسیری گل ها همانند زنبورهای ماده ی یک گونه بوده و بویی مانند آن ها دارند.نرهای این گونه ی زنبور یک هفته پیش از ماده ها پدیدار می شوند.زنبور نر با شنیدن بوی این گل های ارکیده، گمان می کند که گل ها زنبور ماده هستند. به همین خاطر به گل نزدیک شده، بر روی آن می نشیند و می کوشد تا با آن جفت گیری کند.

اما در این کار ناکام مانده و به سمت چیزهای دیگری که بوی زنبور ماده را می دهند می رود و اینگونه دانه های گرده را جابه جا می کند.

زنبورها رنگ سرخ را نمی بینند اما توانایی دیدن رنگ های زرد،آبی و پرتوهای فرابنفش را دارند. بنابراین گل هایی که زنبورها گرده افشانی آن ها را انجام می دهند زرد یا آبی رنگ هستند و دارای "راهنماهای شهد فرابنفشی " (الگوهای فرود) هستند که زنبورها را راهنمایی می کنند. این گل ها دارای بوی خوشی هستند و درازا ی لوله ی گل آن ها به اندازه ی زبان گونه ای از زنبور است.

گل ها ستبر بوده ،شکل نامنظمی دارند و دارای یک سکوی فرود با طراحی خاصی می باشد .برای نمونه گل های میمونی تنها برای زنبور ویژه ای که دارای وزن خاصی است باز می شوند.

پروانه ها روزپرواز هستند و بینایی خوبی دارند. (می توانند رنگ سرخ را ببینند) اما حس بویایی آن ها
ضعیف است.پروانه ها برای نوشیدن شهد بر روی گل ها می نشینند.گل هایی که پروانه ها گرده افشانی آن ها را انجام می دهند رنگ روشنی دارند اما بدون بو هستند.

چنین گل هایی اغلب به صورت سنبله هستند(خانواده ی آفتاب گردان) ومی توانند سکوی فرود هم داشته باشند. پروانه ها بر روی سنبله های گل جابجا می شوند و گل ها را با زبانشان وارسی می کنند. گل دارای لولهای است که طول آن با درازای زبان پروانه هم خوانی دارد.

بیدها شب پرواز هستند ، بویایی خوبی دارند ودرحال توقف پر می زنند.گل هایی که توسط بیدها گرده افشانی می شوند سفید یا کم رنگ هستند ، بنابراین در شب دیده می شوند و گاهی هم تنها شب ها باز هستند.

این گل ها بوی بسیار خوشی دارند(گاهی تنها در شب ها)و دارای لوله ای هستند که با درازای زبان گونه ای از بیدها هم خوانی دارد.گلبرگ ها هموار بوده یا به سمت پشت خم شده اند تا بید بتواند به درون گل وارد شود.

پرنده ها بویژه مرغ های مگس خوار بینایی خوبی دارند و به آسانی رنگ سرخ را می بینند اما بویای آن ها ضعیف است.گل هایی که توسط پرندگان گرده افشانی می شوند رنگ روشنی دارند(بویژه سرخ )، بدون بو هستند و گلبرگهای آن ها به سمت پایین خم شده است.

بنابراین دور از دسترس هستند. مرغ های مگس خوار در حال توقف پر می زنند و این گل ها(مانند گل تاج الملوک یا گل آویز) بگونه ای طراحی شده اند تا سر و پشت پرنده را با گرده آلوده کنند.

خفاش ها شب پرواز بوده و بویایی خوبی دارند.گونه هایی ازخفاش که گرده افشان هستند بینایی خوبی نیز داشته و زبان زبر و بلندی دارند.

گل هایی که توسط خفاش ها گرده افشانی می شوند شب ها باز شده ،سفید یا کم رنگ هستند و بویی مانند خود خفاش ها دارند تا آن ها را به سمت خود بکشند.چنین گل هایی باید بزرگ و ستبر باشند تا در برابر فشار سر خفاش دوام بیاورند.

پشه ها به سمت گوشت پوسیده کشانده می شوند. گل هایی که پشه ها گرده افشانی آن ها را انجام می دهند رنگ خاصی ندارند یا گاهی بهرنگ خرمایی-سرخ بوده و مانند چیزهایی که پشه ها را به سمت خود می کشند بوی فساد می دهند.

مورچه ها و برخی از سوسک ها گرده افشانی گل هایی را که نزدیک زمین هستند انجام می دهند.

از سوی دیگر برخی گیاهان بهصورت همراه با یک گرده افشان ویژه تکامل نیافته اند.گل های گیاه :
Canada thistle توسط شمار زیادی از زنبورها، سوسک ها و پروانه ها گرده افشانی می شوند.

گل های گیاه :
goldenrod هم شمار زیادی از سوسک ها، زنبورها و دیگر حشرات دیگر را که شکار خوبی برای عنکبوت ها هستند به سمت خود می کشانند.

گردآوري و ترجمه: انجمن علمي زراعت و اصلاح نباتات دانشگاه رامين

دانلود نسخه PDF به زبان فارسي

دانلود نسخه PDF به زبان انگليسي

2009-05-19T04:13:00.000-07:00

بازديد از مركز پژوهش هاي كشاورزي صفي آباد

مركز پژوهش هاي كشاورزي صفي آباد دزفول يكي از كهن ترين،گسترده ترين و مهمترين مراكز پژوهشي هاي كشاورزي در كشور است. اين مركز در سال 1342 با هدف دگرگوني كشاورزي سنتي درمنطقه و پاسخ گويي به مسائل و مشكلات كشاورزي منطقه جنوب غرب ( شامل استان خوزستان و بخشي هايي از استانهاي ايلام و كهكيلويه و بويراحمد ) و ترويج كشاورزي نوين در زمين هاي آبخور شبكه بزرگ آبياري سد دز ، در زميني به مساحت 350 هكتار تأسيس گرديد .
در آغاز بر اساس نظر كارشناسان ايراني وپژوهش گران برجسته خارجي ، بخش‌هاي زير در چارت سازماني آن پديد آمد :
بخش پژوهش هاي اصلاح و تهيه نهال و بذر
پژوهش هاي جامع مهندسي زراعي شامل آب و ماشين‌آلات كشاورزي
بخش پژوهش هاي اصلاح و تهيه بذرچغندرقند
بخش پژوهش هاي خاك و آب
بخش پژوهش هاي آفات و بيماريها‌ي گياهي
بخش پژوهش هاي دامپروري
با آغاز بكارو انجام پژوهش هاي كاربردي درهمه ي زمينه هاي كشاورزي اين مركز توانست نقش حياتي خود را در گسترش و ترويج كشاورزي نوين بخوبي و فراتر از حد انتظار ايفا نمايد و موجب اثرات بزرگ و شگرفي دركشاورزي و توسعه و پيشرفت اقتصادي و اجتماعي منطقه گردد...

گزارش تصويري اين بازديد:

2009-02-22T06:24:00.000-08:00

سرويس پژوهش هاي كشاورزي

سرويس پژوهش هاي كشاورزي مهمترين بخش پژوهشي وزارت كشاورزي آمريكا
مي باشد كه در جست وجوي روش هاي نوين براي حل مشكلات كشاورزي بوده و در زمينه ي افزايش كيفيت و ايمني فراورده هاي كشاورزي ،تامين غذاي كشور ، گسترش روش هاي كشاورزي پايدار ، نگهداري از منابع طبيعي و...فعالييت مي كند.يكي از بخش هاي سايت سرويس پژوهش هاي كشاورزي مجموعه عكس هايي است كه فعالييت پژوهشگران اين سرويس و به كارگيري روش هاي نوين را در كشاورزي نشان مي دهد.براي آشنايي بيشتر شما با فعالييت هاي اين سرويس بخشي از اين عكس ها در زير آورده شده است.

دانشمندان در سرويس پژوهش هاي كشاورزي آمريكا هويج هايي ساخته اند كه داراي رنگيزه هايي با رنگ هاي گوناگون هستند و براي سلامتي هم مفيد مي باشند

دستگاه هاي نوين هواشناسي را مي توان در زمينه هايي مانند تغييرات گسترده ي آب و هوايي ، بوم شناسي بيابان ها ،مديريت مراتع و و طرح هاي جهاني جلوگيري از كويرزايي به كار برد

Amy Baker
كه يك تكنسين زيست شناسي است، عمق آب را كه به كمك دستگاه هاي خودكار بدست آمده يادداشت مي كند تا در پژوهش هايي كه درباره ي نفوذ پذيري خاك در زمين هاي باير انجام مي دهد به كار گيرد

براي دريافتن اينكه گياهان چگونه فرسايش بادي خاك را كاهش مي دهند،مدلي از يك زمين كشاورزي در يك تونل باد بررسي مي شود

دو خاكشناس يك توده ي
Switchgrass
را بررسي مي كنند.توده هاي كوچك اين گياه از زمين هاي پيرامون خود در برابر آلاينده هاي كشاورزي محافظت مي كنند.اين گياه را براي خوراك گله هاي گاو را هم مي توان به كار برد

گياه آفتاب گردان

گردافشاني گياه آفتاب گردان

نيشكر در ايالت لويزيانا نخست برداشت شده و در تريلي ها بارگيري مي شود و سپس با كاميون به كشتي برده مي شود تا به كارخانه هاي قند فرستاده شود

دانه هاي سويا

Edgar E. Hartwig

به پاس پژوهش هايي كه در راستاي اصلاح سويا انجام داده است، "دكتر سويا" ناميده مي شود(!) و بيش از پنجاه سال سرگرم پژوهش هايي درباره ي اين گياه بوده است.بيشتر كارهاي پژوهشي او در ضمينه پديد آوردن گياهاني مقاوم در برابر حشرات، نماتدها و بيماري ها بوده و بيشتر به خاطر پديد آوردن واريته هاي تجاري مانند

Bragg, Lee, Forrest, Lamar, Sharkey

و به تازگي واريته ي

Vernal

به شهرت رسيده است

فرسايش شديد خاك در يك زمين گندم

در يكي از كرت هاي آزمايشي سرويس پژوهش هاي كشاورزي(مزرعه ي پژوهشي دانشگاه ايالت يوتا)

Mayme Seng
در حال گرده افشاني گياهان مي باشد

به كمك بازوي چرخشي كه بارندگي را شبيه سازي مي كند، مي توان اطلاعاتي درباره ي نفوذ پذيري خاك و جريان روان آب ها بدست آورد

يك تكنسين در حال بررسي گل رزي كه با روش كشت بافت به دست آمده است

يك پاتولوژيست گياهي در حال بررسي كشت هايي از پاتوژن هاي گوناگون ريشه كه مي توانند بازدهي گياه توت فرنگي را در زمين هاي فقير كاهش دهند

كريس ايزبل، پرورش دهنده ي برنج، و باب ديلدي،از سرويس پژوهش هاي كشاورزي، در حال بررسي مزارع برنج

براي گسترش هرچه بيشتر سيب زميني در بازارهاي جهاني ، پرورش دهندگان اين محصول بايد به كمك اصلاح نباتات ويژگي ها مطلوب آن را افزايش دهند

اين برنج ها با كشت بافت گياهان داراي ليزين بالا پديد آمده اند و در آينده مي توان آن ها را براي توليد برنج هاي غني تر به كار برد

تفاوت هايي كه در اين بلال ها ديده مي شود به خاطر جهش در گياه ذرت پديد آمده است

كارشناس ژنتيك
Anson E. Thompson
يك شيشه ي روغن
Lesquerella
را كه در پايگاه ملي پژوهش هاي كشاورزي فراوري و تصفيه شده است ، بررسي مي كند

در يك مزرعه ي نمونه ي 20 هكتاري در آريزونا
Anson E. Thompson
دانه هاي گياه
Lesquerellaرا بررسي مي كند.روغني كه از دانه هاي اين گياه بدست مي آيد در ساخت مواد آرايشي و بسياري از محصولات ديگر به كار مي رود

كاربرد آنتي بادي ها در شناسايي باكتري هاي

E. coli O157:H7

پژوهشگران ريشه هاي نوعي فرفيون را براي يافتن پاتوژن بررسي مي كنند تا آن را براي كنترل بيولوژيك اين علف هرز به كار گيرند

Gus Warr
كه يك مرتع دار است ، در مراتع كوهستاني نمونه هايي از گل‌ زبان‌ درقفا را جمع آوري مي كند تا ميزان آلکالوييد را در آن اندازه گيري كند

كنترل بيولوژيك حشرات

برداشت ذرت

پيوند جرموپلاست سيب زميني شيرين به يك گياه حساس به ويروس

فلفل هاي قرمز
Charleston
در مراحل گوناگون رسيدگي

گروهي از پژوهش گران درتلاشند تا بهترين روش كاشت گندم ديم را به كمك تناوب زراعي گندم/ذرت/آيش بدست آورند. براي جلوگيري از كاهش آب در خاك ، پيشگيري بهنگام و درست علف هاي هرز يكي از كارهاي اساسي در اين روش مي باشد

پژوهش هايي كه درباره ي قارچها انجام مي شود به كاربرد آن ها در كنترل بيولوژيك علف هاي هرز كمك مي كند

پروفسور
Edward Jones
درباره ي يكي از آزمايش هايي كه بر روي گياه يونجه انجام داده است با دانشجويان دانشگاه دلاور گفت و گو مي كند

دانشمندان بخش منابع طبيعي سازمان كشاورزي آمريكا ريشه هاي گياه
eastern gamagrass
را براي بررسي هاي بيشتر از خاك بيرون مي آورند

برداشت پنبه در تگزاس

در پايگاه ملي پژوهش هاي كشاورزي
Jenni Hermacinski
در كنترل بيولوژيك حشرات با پژوهشگران همكاري مي كند

2009-02-22T04:10:00.000-08:00

هفته ي پژوهش ،غرفه ي انجمن علمي گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشگاه رامين

غرفه ي گروه زراعت و اصلاح نباتات	بازديد دكتر عطا الله سيادت از غرفه ي زراعت و اصلاح نباتات دانشگاه رامين
دكتر دانشور	سمينار هاي هفته ي پژوهش
دكتر فتحي و بچه هاي زراعت و اصلاح نباتات	بازديد دكتر مشتتي از غرفه ي زراعت و اصلاح
دكتر خليل عالمي سعيد	دكتر عليرضا عبدالي
دكتر فتحي و دكتر مرادي در محل برگزاري سمينارهاي هفته ي پژوهش	دكتر مرادي دانشجوي نمونه ي هفته ي پژوهش دانشگاه رامين
دكتر مرادي و بچه هاي زراعت و اصلاح	دكتر عبدالمهدي بخشنده در غرفه ي زراعت و اصلاح نباتات
بازديد معاون وزير علوم از غرفه ي زراعت و اصلاح نباتات	دكتر قدرت الله فتحي مدير گروه زراعت و اصلاح نباتات

براي ديدن ديگر عكس هاي هفته ي پژوهش مي توانيد به دو آلبوم زير سر بزنيد:
آلبوم عكس هاي هفته ي پژوهش ، بخش نخست
آلبوم عكس هاي هفته ي پژوهش ، بخش دوم

2009-02-15T04:17:00.000-08:00

آشنايي با رشته هاي كارشناسي ارشد زراعت و اصلاح نباتات
زراعت
زراعت (Agronomy) هنر و دانش کاشت ، داشت ، برداشت و بهبود گیاهان به کمک بهره گیری درست از آب ،خاک و دیگر عوامل موثر در رشد گیاه است و از دو واژه ی یونانی Agros(مزرعه)و Nomus(مدیریت) گرفته شده است. در زراعت همواره تلاش می کنیم تا با فراهم آوردن نیاز های گیاه وجلوگیری از اثر عوامل نامساعد بر روی آن ، بیشترین بازده را بدست آوریم.نخستین کشاورزان با انجام کارهایی مانند آبیاری ، کود دهی ، از میان بردن علف های هرز و برگزیدن و زیاد کردن آگاهانه ی گیاهان پربازده سبب غالبیت ژنتیکی دسته از گیاهان شدند. به خاطر همین کارهای کشاورزان در ضمینه ی به نژادی گیاهان پر بازده ، این گیاهان بسیار به انسان وابسته شده اند.

اصلاح نباتات

اصلاح نباتات دانش و هنر دگرگون سازی ساختار ژنتیکی گیاهان به سود بشر است.بهبود ویژگی های گیاهان از راه های گوناگونی انجام می شود از روش های ساده ای مانند برگزیدن و پرورش دادن گیاهان با ویژگی های سودمند گرفته تا روش های پیچیده ی ملوکولی.اصلاح نباتات از آغاز پیدایش نخستین تمدن های بشری کاربرد داشته و هم اکنون هم در سراسر جهان توسط کشاورزان ، باغبان ها ، و متخصصانی که در خدمت سازمان های دولتی ، دانشگاه ها ، مراکز پژوهشی و ... هستند به کار می رود.
بسیاری بر این باورند که پدید آورن گیاهان نوین با گسترش واریته های پر بازده ، مقاوم به خشکی و بیماری و سازگار با آب و هواهای گوناگون برای تضمین ایمنی غذا در آینده ضروری است.
اصلاح نباتات توانسته است بازدهی و ارزش غذایی بسیاری از گیاهان زراعی مانند گندم ، ذرت و سویا را افزایش دهد. این شاخه از دانش زراعت سبب پیدایش ارقام تازه ای نیز شده است. تریتیکاله که یک گندم هیبرید است از آمیزش گندم و چاودار به دست آمده است و نسبت به این دو پروتئین قابل جذب بیشتری دارد

بيوتكنولوژي كشاورزي

اين علم همانند اصلاح نباتات به بهبود ژنتیک گياهان زراعي به منظور بالا بردن سطح كيفي و كمي آن ها مي‌پردازد. اين گرايش درمقايسه با اصلاح نباتات ازمحدوديت‌هاي كمتري برخورداراست؛ در اصلاح نباتات براي انتقال ژن‌ها بايد دو گياه همانند، با يكديگر تلفيق داده شوند؛ اما در بيوتكنولوژي مي‌توان براي نمونه صفت مقاومت به سرما را از درخت گردو و يا حتي باكتري مقاوم به سرما به گياه زراعي مورد نظر براي نمونه گندم منتقل كرد. باتوجه به آن‌كه روش‌هاي مورد استفاده درعلوم بيوتكنولوژي بسيار پيشرفته است بنابراين اين گرايش از رشته‌هاي فن‌آوري برتر به‌شمارمي‌آيد.
محصولات به‌دست آمده از دست‌كاري ژنتيك ممكن است مشكلات زيست محيطي خاصي نيز داشته باشند. در اين شيوه فرآيند توليد يك محصول به نژادي شده به مدت زمان بسيار كوتاه‌تري حدود 1تا 2سال نياز دارد.

علوم و تكنولوژي بذر

اهداف اين رشته انجام فرآيند‌هاي گوناگون پيش از كاشت بذر به منظور بالا بردن توانايي بذوردر مقابله با شرايط محيطي همانند نور، سرما، شوري، گرما و ... است. براي نمونه با توجه به ‌آن ‌كه بذر چغندر قند در زمان جوانه زني نسبت به شوري خاك بسيار حساس است بنابرابن مي‌توان از ماده‌ي شيميايي خاص به منظور افزايش مقاومت بذر چغندرقند به شوري استفاد كرد. از سويي دراين علم مباحثي مانند نگهداري ذخاير ژني گياهان زراعي، شرايط بهينه‌ي انبارداري بذرها، تكنيك‌هاي توليد بذر و گواهي آن مورد بررسي قرار مي‌گيرد