انتقال ژن به گیاهان

انتقال ژن پایدار   (Stable transformation) زمانی رخ میدهد که …

قطعه   DNA به درون ژنوم   هسته ای یا پلاستیدی گیاه پذیرنده تلفیق گردد. در این حالت، ژن منتقل شده در گیاهان   باززایی شده بیان شده و به نسل های بعدی به ارث می رسد. در تراریختی پایدار، سلول  های تراریخت باید قادر به باززایی گیاهان تراریخت بارور باشند.

در اکثر پروژه های انتقال ژن تلاش می شود تا توالی DNA مورد نظر بدون ایجاد هیچ گونه تاثیر منفی بر سلول، از میان دیواره سلولی، غشاء پلاسمایی و غشاء هسته عبور نماید و در مکان مناسبی از ژنوم گیاه وارد شود. با توجه به اینکه معمولاً کنترلی بر محل ورود ژن در ژنوم وجود ندارد، بررسی انتقال پایدار ژن در مراحل بعدی الزامی است.

روش های متفاوتی جهت انتقال ژن به گونه‌های مختلف گیاهی شناسایی گردیده است
این روش ها به طور خلاصه عبارتند از:

1- انتقال ژن با استفاده از مواد شیمیایی: مشخص شده است که ترکیباتی نظیر کلرید سدیم یا پلی اتیلن گلیکول موجب ایجاد حالت قابل برگشتی از نفوذ پذیری در غشا پلاسمائی می‌گردند. با این روش می‌توان قطعاتی از DNA (کروموزومی و یا پلاسمیدی) و یا کروموزوم‌های کامل را به داخل پروتوپلاست ها انتقال داد. در این روش ها معمولاً به مقدار زیادی DNA احتیاج است.

2- الکتروپوریشن (Electroporation): پالس های الکتریکی با ولتاژ بالا، موقتاً منافذی در غشا پلاسمایی پروتوپلاست های گیاهی ایجاد می‌ کنند که می‌توان از آن برای انتقال DNA خارجی به داخل سلول استفاده کرد. از این روش در گیاهان تک لپه و دو لپه استفاده شده است.

3- ریز تزریقی (Micro-injection): در این روش اسید نوکلئیک مورد نظر مستقیماً با استفاده از ابزار های خاصی مثل سرنگ هایی با نوک بسیار نازک به داخل سلول تزریق می‌گردد.

4- بمباران ذره‌ای (Particle bombardment): در روش بمباران ذره‌ای، اسیدهای نوکلئیک پس از اتصال به سطح ذرات ریزی از جنس طلا یا تنگستن، با فشار گازهای بی اثر به داخل سلول های گیاهی پرتاب می‌شوند. عدم نیاز به تهیه پروتوپلاست به ویژه با توجه به مشکلاتی که در کار کردن با پروتوپلاست های گیاهی وجود دارد، از محاسن مهم این روش می‌باشد. این روش در غلات از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، چون علاوه بر اینکه باززایی مجدد غلات از پروتوپلاست ها بسیار مشکل است، انتقال ژن با روش آگروباکتریوم به آنها، به خاطر تک لپه ای بودن، با دشواری انجام می گیرد. از نکات بسیار مهم در موفقیت این روش سرعت ذرات می‌باشد که می‌بایستی به گونه‌ای تنظیم شود که ضمن وارد شدن ذرات، آسیب زیادی به سلول وارد نشود (Walden و Wingender 1995).

5- استفاده از لیپوزوم های (Liposomes) مصنوعی: در این روش DNA یا RNA در لیپوزوم های مصنوعی قرار داده شده و این لیپوزوم ها به پروتوپلاست های گیاهی متصل شده و مواد ژنتیکی را به داخل سلول وارد می کنند.

6- استفاده از رشته‌های سیلیکونی کاربید آلومینیوم (Silicon Carbide Whiskers=SCWs): این رشته ها میکروفیبرهای سوزن مانندی با قطر نیم تا 25 میکرون هستند. در این روش سلول های گیاهی همراه با SCWs در محیط کشت مایع حاوی ملکول های DNA قرار گرفته و مخلوط بشدت تکان داده می شود. SCW همانند سوزن عمل کرده و در دیواره سلولی نفوذ می‌کند و بدین نرتیب انتقال DNA به داخل سلول گیاهی را تسهیل می‌کند (Mizuno و همکاران 2005).

7- اولترا سوند: این روش برای تحریک جذب DNA خارجی توسط پروتوپلاست گیاهی و قطعات برگی استفاده می‌شود. در این روش جداکشت ها را در بافر مخصوص محتوی DNA پلاسمیدی غوطه‌ور کرده و تحت اثر امواج ماوراء صوت قرار می دهند. این تکنیک ساده و ارزان می‌باشد.

8- روش های زیستی: در این روش ها برای عمل تراریختی گیاهان از باکتری ها و ویروس‌ها استفاده می شود. انتقال ژن به واسطه باکتری آگروباکتریوم به عنوان معمول ترین روش انتقال ژن در گیاهان، یکی از روش های انتقال زیستی می باشد که در قسمت بعدی به طور مفصل توضیح داده می شود

کاربردهای انتقال ژن به گیاهان

از مهمترین اهداف انتقال ژن به گیاهان می‌توان موارد زیر را ذکر کرد.

·         ایجاد مقاومت در برابر حشرات

·         تولید بازدارنده پروتئینازها در برابر حشرات

·         تولید گونه‌های مقاوم به قارچها

·         مقابله با ویروسها

·         تولید گیاهان مقاوم به علف کشها

·         تولید گیاهان مقاوم به استرس