کاربرد بیوتکنولوژی در کشاورزی

 منشا بیوتکنولو ژی به دوران ما قبل تاریخ بر می گردد، زمانی که از میکروارگانیزم ها برای فرایندهایی همچون تخمیر ، تولید ماست و پنیر از شیر،  تولید سرکه از ملاس ، تولید بوتانول و استون از نشاسته توسط    clostridium acetobutilycum  و یا تولید آنتی بیوتیک هایی نظیر پنیسیلین از penicillium notatum  استفاده کرده اند. معذالک  با کشف آنزیم های برشی در دهه 1970 بیوتکنولو ژی پیشرفت قابل ملاحظه ای کرد و به ابداع فنون متنوعی در فرآوری ژن انجامید ،  به طوری که به عنوان مهمترین انقلاب علمی این قرن در نظر گرفته می شود. گرچه بیوتکنولوژی در سال 1970 فراگیر شد اما نتایج  اولیه آزمایشگاهی آن فقط بعد از سال 1980 نمایان شد.

 در واقع بیوتکنولو ژی محصول تعامل بین علم بیولو ژی و تکنولو ژی است. به منظور تعریف بیوتکنولو ژی پیشنهاداتی ارایه شده است و محققین مختلف تفاسیر متفاوتی از این فنآوری ارایه داده اند. معذالک  تعاریف زیر به نظر می رسد که مناسب ترین تعاریف باشند:

1-      کاربرد علم و مهندسی در استفاده مستقیم یا غیر مستقیم از موجودات زنده و یا اجزا و تولیدات آنها در حالت طبیعی یا تغییر یافته آن موجودات

2-   استفاده تلفیقی از علوم بیوشیمی  میکروبیولوژی و مهندسی به منظور نایل شدن به استفاده صنعتی از قابلیت های میکروارگانیزم ها،  سلول های بافت کشت شده و اجزای متعلق به آنها (فدراسیون بیوتکنولوژی اروپا )

3-       استفاده کنترل شده از عوامل بیولوژیکی از قبیل میکروارگانیزم ها یا اجزای سلولی برای استفاده مفید 

4-      تولید فرآورده ها از طریق فرآیند زیستی که مستلزم فنون مهندسی است 

یکی از مشکلات اصلاح نباتات کلاسیک و مرسوم این است که دامنه موجوداتی که امکان مبادله ژن در بین آنها وجود دارد ،  به دلیل موانع گونه ای  شدیدا محدود است. فنآوری  جدید راهکار بهتری را برای کنترل و دست ورزی اهداف فراهم کرده اند و حصار های خاص گونه ای مانعی بر سر راه آنها محسوب نمی شود. این فنون جایگزین اصلاح نباتات  مرسوم نیستند  بلکه با ایجاد روش های نوین  دسترسی به اهدافی که با روش های مرسوم امکان پذیر نیست را ممکن می سازند.

فواید بیوتکنولوژی

     بیوتکنولوژی جبهه علمی هیجان انگیزی را در کشاورزی گشوده است. تکنیک های جدید حاصل از بیوتکنولوژی   در مقایسه ، سریع ،  بسیار ویژه و در مصرف منابع  کارآمد هستند.اکنون دیگر قدرت بیوتکنولوژی قدرتی تخیلی نیست. در چند سال اخیر توانسته ایم آنچه را که تنها در فکر می گذشت  به فعل در آوریم . به طور نمونه  دانشمندان یاد گرفته اند که چگونه  با تغییر ژنتیکی بعضی گیاهان مقاومت آنها را در برابر برخی علفکش ها افزایش دهند یا با استفاده از بیوتکنولوژی توانسته اند واکسن های مطمئن  و کارآ تری را  علیه بیماری های ویروسی و باکتریایی نظیر هاری کاذب، اسهال و تب برفکی بسازند. بیوتکنولوژی امروزه توانسته است بر روی ژن موجودات زنده کار کند و در جهت هدف های پیش بینی شده تغییراتی را ایجاد کند  که از این منظر عبارت از دخالت مستقیم در محتوای اطلاعات وراثتی سلول های زنده و توفیق در تولید گونه های جدید و بهتر است.

روش های جدید بیوتکنولوژی در علم کشاورزی شامل کشت سلولی،  کشت بافت و پروتوپلاست گیاهی ، هیبرید سلول های سوماتی،  دستکاری و انتقال جنین و DNA نوترکیب در شناسایی  تبیین ماهیت  انتقال و کنترل ژن است. دانشمندان بسیاری از این روش ها را برای بهینه سازی گیاهان و جانوران به کار برده اند. برای نمونه بیش از 40 نوع گیاه از الحاق پروتوپلاست تولید شده است  که سیب زمینی و گوجه فرنگی از جمله این نمونه ها به شمار می رود. كشت‌ بافت‌ به‌ عنوان‌ يكي‌ از بنيادي ‌ترين‌ روش‌هاي‌ فن‌آوري ‌بيوتكنولوژي‌ امروزه‌ به‌ صورت‌ گسترده‌ مورد استفاده‌ دانشمندان‌ قرارگرفته‌ است‌. طي‌ اين‌ روش‌ها مي‌توان‌ از يك‌ سانتي‌ متر مكعب‌ از بافت‌ يااندام‌ گياه‌، چندين‌ ميليون‌ سلول‌ همانند توليد كرد كه‌ بطور بالقوه‌اي ‌مي‌توان‌ از آنها ميليون‌ها بوته‌ با خواص‌ يكسان‌ بدست‌ آورد. طي‌ اين‌ شيوه ، ‌امكان‌ مطالعه‌ بهتر گياه‌ در كم ‌ترين‌ زمان‌ و با بيش‌ترين‌ ضريب‌ اطمينان ‌ممكن‌ مي‌باشد. براي‌ نمونه‌ در يك‌ آزمايشگاه‌ تحقيقاتي‌ به‌ نام‌ ماكس‌پلانك‌ (MAX Planck) در آلمان‌، ضمن‌ آزمايشي‌ معلوم‌ شد كه‌ ازميان‌ 42 هزار باٿت‌ سيب ‌زميني‌ مورد آزمايش‌ فقط 73 بافت‌ يعني‌ (4درصد بافت‌ها) در برابر قارچ‌ سيب‌ زميني‌ مقاوم‌ بودند. بافت‌ مقاوم‌ تكثيرگرديده‌ و گياهان‌ مقاوم‌ به‌ قارچ‌، سپس‌ به‌ مزرعه‌ منتقل‌ گرديدند. (اين‌شيوه‌ دست‌يابي‌ به‌ گونه‌هاي‌ مقاوم‌ فقط در مدت‌ 8 ماه‌ عملي‌ گرديد، درصورتي كه‌ در سال‌هاي‌ 1975 تا 1980 اين‌ كار از طريق‌ روش‌هاي‌ اصلاح‌نباتات‌ حداقل‌ 10 تا 15 سال‌ زمان‌ مي‌طلبد. اين‌ كار در گياهان‌ ديگر ازجمله‌ نخل‌ روغني‌ حداقل‌ 30 سال‌ زمان‌ نياز دارد. در حال‌ حاضر دركشورهاي‌ صنعتي ‌، اين‌ شيوه‌ بسيار رواج‌ يافته‌ و تحولات‌ شگرفي‌ در توليدگونه‌هاي‌ گياهان‌ زراعي‌ با خصوصيات‌ جديد بوجود آمده‌ است‌.
بيوتكنولوژي‌، روش‌هاي‌ جديد بهينه ‌سازي‌ گياهان‌ به‌ طور مقرون‌ به‌صرفه‌ و از طرق‌ مختلف‌ را ممكن‌ ساخته‌ است ،‌ كه‌ براي‌ نمونه‌ مي‌توان‌ به‌افزايش‌ مقاومت‌ در مقابل‌ خطرات‌ و بيماري‌ها، راه‌هاي‌ جديد مبارزه‌ باعلف‌هاي‌ هرز، مقاومت‌ بيشتر در مقابل‌ فشارهاي‌ جوي‌ و محيطي‌ ازجمله‌ خشكسالي‌، سرما و نمك‌ و مواد شيميايي‌ (مثل‌ آلومينيم‌)، استفاده ‌بهتر از مواد مغذي‌ مثل‌ نيتروژن‌، بهبود كيفي‌ فرآورده‌ها از طريق‌ ايجادتغييراتي‌ در ويژگي‌هاي‌ موادي‌ مثل‌ اسيدهاي‌ چرب‌، اسيدهاي‌ آمينه‌،طعم‌، مزه‌ و قابليت‌ حفظ كيفيت‌ به‌ هنگام‌ ذخيره‌سازي‌ و بهبود درچگونگي‌ متابوليسم‌ گياهي‌ (مثل‌ استفاده‌ از نيتروژن‌ فتوسنتز)، توليد گل ‌و دانه‌ و تقسيم‌ مواد غذايي‌ بين‌ ساقه‌ و دانه‌ اشاره‌ نمود.