تجزیه مولکولی ژن های bar و bnful در گیاهان تراریحته کلزا

1-1- اهمیت روغن خوراکی روغن گیاهی جایگاه ویژه ای در سبد غذایی خانوار دارد. علی رغم سرانه بالای مصرف این محصول در کشور، میزان وابستگی کشور به واردات روغن خوراکی در سال 1384، 85% بوده و در سال 1387 این مقدار به 75% رسیده که هنوز آمار نگران کننده ای است (2 و 4). بر اساس آمار سازمان خوار و بار جهانی (f.a.o.) درباره تولید دانه های روغنی در ایران و واردات روغن در کشور، میزان واردات دانه های روغنی از 384510 تن در سال 1999-1998 به 1273500 تن در سال 2004-2003 افزایش یافته که بیانگر افزایش حدود سه برابری واردات این محصولات در چند سال اخیر است. با این حال میزان تولید این محصول در این محدوده زمانی در کشور با وجود نوسانات در حدود 400000 تن ثابت مانده است (1). وابستگی شدید کشور به این محصول غذایی و ضرورت ایجاد امنیت غذایی، لزوم انجام مطالعاتی به منظور افزایش تولید دانه های روغنی و در نهایت خود کفایی در این زمینه احساس می شود. 1-2- اهمیت کلزا کلزا یک گیاه مهم روغنی است و در میان گیاهان روغنی با تولید جهانی سالیانه 38 میلیون تن مقام دوم را به خود اختصاص داده است (5). از کلزا علاوه بر کارآیی بالای آن در تهیه غذا، به عنوان یک سوخت زیستی برای حمل و نقل نیز استفاده می شود. همچنین می توان از آن به طور کارآمدتری نسبت به سایر گونه های گیاهی در پروژه های تصفیه زیستی برای تصفیه آلودگی ناشی از فلزات سنگین خاک سود جست (ostergard et al., 2006). در سال های اخیر کشت کلزا در ایران توسعه زیادی پیدا کرده است. به دلیل اهمیت این گیاه زراعی، برنامه های اصلاحی کارآمد برای افزایش عملکرد آن ضروری به نظر می رسد. به عنوان نمونه b. juncea که طی فرایند اصلاح تحمل بیشتری نسبت به گرما و خشکی در مقایسه با b. napus پیدا کرده است گیاه زراعی منتخب تأمین کننده دانه روغنی در هند و استرالیا شده است (burton et al., 2003). افزایش سطح زیر کشت و افزایش عملکرد کلزا در کشور می تواند نقش بسزایی در رسیدن به خودکفایی در این زمینه ایفا کند. هم اکنون کلزا از لحاظ سطح زیر کشت و تولید در کشور در میان دانه های روغنی جایگاه دوم را به خود اختصاص داده است، این در حالی است که میزان واردات روغن کلزا در سال 2004 بالغ بر 1302 تن و به ارزش 992 هزار دلار بوده است (2). از کل سطح زیر کشت گیاهان تراریخته در جهان 7% به کلزا اختصاص دارد. در سال 2002، 900000 هکتار کلزای تراریخته در کانادا کشت شد که 20% کل کلزای کشت شده در کانادا را شامل می شد (3). 1-3- گیاهشناسی کلزا کلزا با نام علمی l. brassica napus گیاهی متعلق به خانواده براسیکاسه، یکساله و خودگشن با حدود 30 درصد دگر گشنی است. این گیاه یک گونه آمفی دیپلوئید طبیعی است که از تلاقی کلم روغنی (b. rapa) با شلغم روغنی (b. campestris) و دو برابر شدن کروموزوم های هیبرید حاصل به وجود آمده است. تعداد کروموزوم های آن 38 = n2 می باشد. این گیاه به صورت بوته ای استوار، با انشعابات محدود و ارتفاع متوسط تا بلند رشد می کند. این گیاه دارای دو تیپ بهاره و پائیزه است. طول دوره رشد کلزا در ارقام زودرس و کشت بهاره از 90 تا 150 روز و در کشت پائیزه تا 200 تا 330 روز می رسد. این گیاه در برابر خشکی و سرما مقاوم بوده و به دلیل سازگاری، دامنه کشت وسیعی دارد. در زبان انگلیسی rapeseed و در زبان فرانسه colza نامیده می شود زمانی که روغن های براسیکا کمترین میزان گلوکوزینولات آلیفاتیک و اسید اروسیک را داشته باشند، عموما تحت عنوان canola خوانده می شوند. در اغلب اوقات لفظ canola به b. napus اشاره دارد (cardoza and stewart, 2004). 1-4- اهمیت ریزش دانه در کلزا یکی از مشکلات عمده زراعت کلزا ریزش دانه می باشد که باعث کاهش شدید عملکرد محصول می شود. از آنجا که زمان گلدهی و در نتیجه زمان رسیدگی دانه در مزرعه یکنواخت نیست تعیین زمان مناسب برداشت خیلی مشکل است. برداشت محصول قبل از رسیدگی غلاف باعث می شود که به دلیل برداشت دانه های سبز، روغن دارای ناخالصی شود و لذا کیفیت آن به شدت کاهش یابد (سیفی و شکیب، 1383). در صورتی که برداشت به تاخیر بیافتد ریزش دانه می تواند تا 50% عملکرد را کاهش دهد (price et al., 1996; macleod and oligvy, 1982). علاوه بر این، دانه های کلزای ریخته شده، بر روی زمین باقی می مانند و در تناوب با گیاه بعدی به عنوان علف هرز باعث ایجاد مشکلاتی می گردند (ovensa et al. 1993). کلزا خویشاوندی نزدیکی با b. juncea و arabidopsis thaliana دارد (cardoza and stewart, 2004). مشکل ریزش در گونه napus شدیدتر و در گونه های rapa و juncea کمتر است. هر چند که بین ارقام b. napus از نظر این صفت تفاوت هایی وجود دارد ولی منبع مقاومت خوبی در این گونه وجود ندارد (aginhorti et al., 1990). علی رغم اهمیت اقتصادی و اکولوژیکی مقاومت به ریزش در کلزا، مطالعات کمی در مورد گسترش و آزاد سازی ارقام مقاوم بوده است که این غالباَ به دلیل کمبود ذخایر ژنتیکی مقاوم به ریزش در b. napus و هم چنین روش های ارزیابی کارآمد و قابل اطمینان در ارزیابی صفت مقاومت به ریزش می باشد. b. napus عموماَ حساس به ریزش می باشد و تنوع ژنتیکی کمی در مورد مقاومت به ریزش در لاین های اصلاحی تجاری خود دارد (kadkol et al., 1985; cardoza and stewart, 2004). بر این اساس لزوم مطالعه بر روی روش های ممانعت از ریزش برای افزایش عملکرد در این محصول احساس می شود. بنابراین تلاش برای دستیابی به لاین هایی از گیاهان کلزا که به ریزش مقاومت دارند، در جهت افزایش عملکرد آن سودمند خواهد بود. در این ارتباط طرح اصلاح کلزا جهت تولید لاین های مقاوم به ریزش دانه در پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی در حال اجرا است که پایان نامه حاضر بخشی از مراحل اجرایی این طرح می باشد. گیاهان خانواده براسیکاسه به طور معمول دانه های خود را به وسیله مکانیسم باز شدن غلاف پراکنده می کنند. اگر چه باز شدن غلاف یک مکانیسم مفید در طبیعت است، یکی از بزرگ ترین مشکلات زراعت کلزا می باشد (price et al., 1996; macleod and oligvy, 1982). باز شدن غلاف از نظر مورفولوژیکی با شکل ناحیه باز شدن در طول غلاف ارتباط دارد (wang et al., 2007). اخیراَ چندین ژن که فاکتور های رونویسی مشخصی را کد می کنند و با دخالت در تنظیم و یا شکل گیری ناحیه باز شدن در آرابیدوپسیس در روند مولکولی فرایند باز شدن غلاف دخیل هستند شناسایی شده اند (gu et al., 1998; liljegren et al., 2000; dinneny and yanofsky, 2005). این ژن ها فاکتور های رونویسی را رمز می کنند که فرا بیان یا بیان ناچیز این ژن ها می تواند در تولید غلاف های مقاوم به ریزش در آرابیدوپسیس موثر باشد (ferrandiz et al., 2000; liljegren et al., 2000; rajani and sundaresan, 2001). این مشاهدات می تواند در گسترش ارقام مقاوم به ریزش در کلزا مورد استفاده قرار بگیرد زیرا بین کلزا و آرابیدوپسیس از لحاظ ساختار و روند نمو غلاف شباهت های نزدیکی وجود دارد. از جمله این ژن ها، ژن bnful در کلزا است که در عدم باز شدن غلاف و ریزش دانه نقش دارد. این ژن از خانواده mads-box می باشد. اعضای این خانواده از جمله فاکتور های رونویسی هستند که به عنوان تنظیم کننده های کلیدی در فرایند های مختلف تکاملی گیاه شناخته می شوند (pan et al., 1993). ژن های همسان در گیاه کلزا با غربالگری مخزن cdna توسط سیفی و همکاران در سال 1381 جداسازی و کلون شدند (سیفی و شکیب، 1383). ساخت و انتقال سازه مناسب حاوی ژن bnful توسط اسدی و همکاران انجام گرفته است (اسدی، 1386). هدف از این مطالعه ردیابی تراژن bnful، تجزیه مولکولی و بررسی فرابیان آن در گیاهان تراریخته کلزای نسل t2 بود.