مقدمه :
کشت بافت گیاهی بطور خلاصه شامل کشت پروتوپلاست ,سلول,بافت و اندام گیاهی است. در همه این کشتها, رشد ماده گیاهی عاری از میکروب در یک محیط سترون مثل محیط کشت مغذی سترون در یک لوله آزمایش صورت می گیرد.در سال های اخیر, تکنیک های کشت بافت گیاهی به یک ابزار خیلی قوی برای تکثیر و اصلاح گونه های گیاهی زیادی تبدیل شده اند. این تکنولوژی با پژوهش گتلیب هابرلنت(Gottlieb Haberlandt) در مورد پر توانی سلول در اوایل قرن 20 شروع شد.وی با توجه به این نکته که با دستکاری محیط کشت سلولها , سلولهای کشت شده مراحل نموی یک رشد عادی را تکرار خواهند نمود , پیشنهاد گسترش تکنیک های جداسازی و کشت بافت های گیاهی را ارائه داد.
کشت اکسین ها توسط ونت Wentو همکاران و کشف سیتوکنین ها توسط اسکوگSkoog و همکاران, قبل از اولین کشت موفق بافت های گیاهی در آزمایشگاه صورت گرفت (گاتریت,1934 : نوبکورت , 1939).
اولین کشت موفق کالوس هویج و توتون توسط وایتWhite(1943)گزارش گردید. اسکوگ و میلر Miler(1957)گزارش کردند که اثر متقابل کمی بین اکسین ها و سیتوکنین ها نوع رشد و ریخت زایی گیاه را تعیین میکند. مطالعات آنها بر روی توتون نشان داد که نسبت بالای اکسین به سیتوکنین, ریشه زایی را تحریک نموده و پایین بودن این نسبت, باعث تحریک تشکیل اندام هوایی می شود اما این پاسخ, عمومی نیست. با این که دستکاری نسبت اکسین و سیتوکنین در ریخت زایی گونه های زیادی موفقیت آمیز بوده است, اما امروزه واضح است که عوامل زیاد دیگری بر توانایی سلولها در کشت برای تمایز ریشه, اندام هوایی و یا رویان موثر هستند.
ایجاد انگیزه برای بکارگیری تکنیک های کشت بافت گیاهی در تکثیر و اصلاح گونه های گیاهی از کار اولیه مورلMorel(1960) روی تکثیر ارکیده در محیط کشت و تهیه یک محیط کشت جدید با غلظت بالایی از نمک های معدنی توسط موراشیکMurashige و اسکوت(1962)ناشی شد. از آن به بعد, این تکنولوژی به صورت قابل توجهی رشد یافت و امروزه یک نقش کلیدی در تکثیر, اصلاح و مهندسی ژنتیک گیاهی ایفا می کند.
کشت بافت های گیاهی بر پایه سه قابلیت گیاهی استوار است :
1- پر توانی Totipotency, که توان یا ظرفیت توارثی یک سلول گیاهی برای نمو به یک گیاه کامل با القای تحریک مناسب است . پر توانی بر این مطلب دلالت می کند که هر سلول واجد تمام اطلاعات لازم برای رشد و تکثیر می باشد. گرچه از لحاظ نظری همه سلولهای گیاهی پر توان هستند, با این حال سلولهای مریستمی بیشترین توان بیان این ویژگی را دارند .
2- تمایز زداییDedifferentiation , که توان سلولهای بالغ برای بازگشت به شرایط مریستمی است و بعد از آن سلولها با باز تمایزیRedifferentiation اندام های جدیدی را سازماندهی می کنند .
3- شایستگی Competency , که توانایی ذاتی یک سلول یا بافت گیاهی را برای نمو در یک مسیر مشخص بیان می کند. برای مثال , سلول های با شایستگی رویانی توانایی تبدیل شدن به رویان های کاملا فعال را دارند. در مقابل این اصطلاح , واژه ناشا یستگی یا ناتوانی ریخت زایی بیان می شود.
انواع کشت درون شیشه ای :
1- کشت گیاهان کامل ( برای مثال: کشت بذر ارکیده , کشت دانه رست Seedling)
2- کشت رویان (برای مثال : کشت رویان نارس )
3- کشت اندام ( برای مثال : کشت مریستم )
- کشت شاخساره Shoot tip
- کشت ریشه
- کشت برگ
- کشت بساک
4- کشت کالوس
5- کشت معلق و کشت سلولهای منفرد
6- کشت پروتوپلاست
کاربردهای کشت بافت گیاهی :
عمومی ترین دلایل بکارگیری تکنیک های درون شیشه ای برای تولید گیاه در جدول -2 خلاصه شده است اما مهم ترین کاربرد آن در این قرن,استفاده از تکنولوژی ژن برای بهبود محصولات است. اهمیت گیاهان برای بشر بر کسی پوشیده نیست. ما به گیاهان برای غذا, فیبر, سوخت, دارو و مسکن وابسته ایم .
بنابراین, جای تعجب نیست که بیشتر فعالیت بشر در جهت افزایش و تولید گیاهی با خصوصیات مفید متمرکز می شود.
روش های مرسوم برای اصلاح گیاهان زیاد بررسی شده اند. اما این روش ها محدودیت هایی دارند. پیشرفت قابل توجه در دانش ما از مکانیسم های ملکولی و سلولی که فعالیت ها و اعمال سیستم های زنده را پشتیبانی می کنند ما قادر به توسعه روش های جدید در بهبود گیاهان نموده است. این تکنیک ها بر روی کاربرد زیست شناسی ملکولی و سلولی تاکید می کنند. سهم بیوتکنولوژی گیاهی از طریق دست ورزی ژن فقط محدود به افزایش عملکرد محصولات یا تولید وسایلی برای پیشگیری از آسیب آفات و امراض نمی شود , بلکه ما را در افزایش کیفیت غذا و روش استفاده از زمین یاری می دهد . بنابراین , بیوتکنولوژی گیاهی توانایی قابل توجهی برای رشد و افزایش کیفیت زندگی و سلامتی بیوسفر دارد.
فهرست مطالب :
مقدمه ……………………………………………………………………………………………..1
انواع کشت درون شیشه ای …..…………………………………………………………………….3
کاربردهای کشت بافت گیاهی ……………………………………………………………………….4
روشهای سترون سازی ………..…………………………………………………………………...7
- روش حرارت خشک …………………………………………………………………………..10
- روش حرارت مرطوب ………………………………………………………………………..12
- روش الترا فیتراسیون ……………………………………………………………………….15
- روش استریلیزاسیون شیمیایی …….…………………………………………………….….16
نحوه تاثیر حرارت های بالا بر روی اجزای مدیوم کشت…………………………………………..…20
روش های پیشگیری از آلودگی ……………………………………………………………….......22
اجزای غذایی تشکیل دهنده مدیوم کشت بافتهای گیاهی………………………………………….….24
- املاح معدنی….………………………………………………………………………….….24
- مواد تنظیم کننده رشد گیاهان..…….…………………………………………………….…..27
- ویتامینها ….………...…………………………………………………………………….31
- اسیدهای آمینه و آمید ها ….……………………………….………………………………..33
- مکملهای آلی کمپلکس ….……………………………………………………………………34
- ذغال ………………………………………………………………………………………35
- منابع کربن ……………………………………………………………………………......36
- مواد تنظیم کننده فشار اسمزی …..…………………………………………………………38
- آب……………………………………………………………………………………..…39
10-ماده زمینه مدیوم کشت …….………………………………………………………………40
نحوه انتخاب مدیوم کشت…………………………………………………………………….....42
تهیه ریز نمونه…………………………………………………………………………………44
عوامل مربوط به گزینش ریز نمونه……….………………………………………………….….45
ایجاد و نگهداری کشت کالوس………….……………………………………………………......48
روش کار………………………..…………………………………………………………...57
نحوه بررسی نتایج بدست آمده……………..……………………………………………..…64
کشت سلول، بافت و اندام گیاهی.…………………………………………………………..…65
رشد و نمو گیاهان……………..……………………………………………………...……...66
کشت بافت گیاهی ………………………………………………………………………..…69
کشت سلول گیاهی ………………………………………………………………………….70
پروتو پلاستها ……………………………………………………………………………71
کشت اندام گیاهی ……………………………………………………………………..…..72
باز زایی گیاهان …………………………………………………………………………73
تکثیر گیاه در مقیاس بزرگ ……………………………………………………………….76
بانکها ی نطفه گیاهان ……………………………………………………………………77
منشاء ماهیت و اهمیت تنوع در کشت بافت …………………………………………………79
اساس تنوع سوماکلونال ………………………………………………………………… 81
تنوع ژنتیکی حاصل از گیاه پایه……………………………………………………………81
تنوع ژنیتکی ایجاد شده در مدت زمان کشت …………………………………………………82
دلایل تنوع سوماکلونال ……….……………………………………………………………..،،..83
ژنوم سیتوپلاسمی و تنوع سوما کلونال ………………………………………………………….85
دلایل تنوع اپی ژنیتک در کشت بافت ….………………………………………………………….85
استفاده از تنوع سوماکلو نال در اصلاح ..……………………………………………………..…89
فهرست منابع ………………………………………………………………………………….90
پایان نامه زراعت
