کشت بافت گیاهی

کشت بافت گیاهی

 یکی از شاخه های مهم زیست فناوری است. کشت بافت گیاهی اولین بار در سال ۱۹۰۲ توسط هابرلنت از آکادمی علوم آلمان پیشنهاد گردید و با عنوان‌های کشت درون شیشه  (Invitro)، کشت آزمایشگاهی و کشت استریل نامیده شد.  کشت بافت گیاهی مجموعه‌ای از تکنیک‌های مورد استفاده برای حفظ یا رشد و یا تکثیر  سلول‌ها، بافت‌ها یا ارگان‌های گیاهی تحت شرایط استریل در محیط کشت مغذی با ترکیب مشخص است و به عنوان کارآمدترین تکنیک در عرصه ی تولید یک گیاه جدید است.

انجام کشت بافت گیاهی 

بدن تمام موجودات زنده از واحد سازنده ای به نام سلول تشکیل شده است. چنانچه چند سلول زنده در کنار یکدیگر قرار بگیرند. یک بافت و در نهایت یک اندام از بدن موجود زنده را بوجود می آورند. هر سلول دارای یک بانک ژن حاوی اطلاعات ژنتیکی تمام اندام های بدن است. البته ممکن است ژن خاموش هم داشته باشد. محققین با بهره مندی از این اطلاعات ژنتیکی یک سلول با توده ای از چند سلول را در محیط کنترل شده و کاملا استریل آزمایشگاه کشت با استفاده از مواد تنظیم کننده ی رشد به گیاه جدیدی دست می یابند

فناوری کشت بافت

کشت بافت گیاه برای تولید کپی‌های گیاه با روشی به نام میکروتکثیر است. کشت بافت گیاهی بر این حقیقت تکیه دارد که سلول‌های گیاهی زیادی طی فرآیندی به نام بس‌توانی، توانایی باززایی به کل گیاه را دارند.
همه ی ما به نوعی تجربه ی تکثیر گیاهان از طریق قلمه زدن یا کاشت بذر گیاه را به روش سنتی داریم. متاسفانه این روش ها بسیار زمان بر بوده و در بیشتر مواقع گیاهان سالم کمی برای ما تولید شده است. درحالیکه کشت بافت به راحتی می تواند در بازه ی زمانی بسیار کم گیاهان بسیار زیادی که از نظر ژنتیکی یکسان هستند را تولید کند. چون در محیط های کاملا استریل و کنترل شده و توسط دانش آموختگان این رشته قرار دارد کاملا از هر گونه بیماری و آلودگی عاری هستند.

مزایای کشت بافت گیاهی

کشت بافت به دلیل مزایای فراوانی که دارد در دهه‌های اخیر موردتوجه بسیاری از کشاورزان و تولیدکنندگان قرارگرفته است. از مهم‌ترین مزیت‌های این روش کشت در گیاهان نسبت به روش‌های سنتی مانند کشت مستقیم بذر و قلمه زدن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
1. تکثیر سریع کلون‌ها
2. یکنواختی ژنتیکی
3. گزینش گیاهان با خصوصیات ویژه
4. حفظ گیاه مادری در شرایط مطلوب
5. کنترل شرایط فیزیکی محیط کشت و رشد
6. حفظ ژرم پلاسم گیاهان مختلف
7. تولید هیبریدهای ناسازگار با کشت جنین یا تخمک
8. تولید گیاهان هاپلوئید
9. تولید دائمی گیاهان در تمام فصول سال
10. تکثیر رویشی گیاهان سرسخت
11. تولید تیراژ بسیار زیاد از تعداد کمی گیاه در مدت‌زمان کوتاه
12. انتقال خصوصیات گیاه مادر به نسل‌های بعدی در اصلاح نباتات و تولید گیاهان هیبرید
13. تولید گیاهان عاری از باکتری و ویروس و احیا گیاهان در معرض انقراض
به طور کلی سلول‌های گیاهی مزیت‌های خاصی نسب به سیستم‌های کشت سلول‌های جانوری دارند. سلول‌های گیاهی بسیار بالغ و متمایز، برخلاف سلول‌های جانوری، قدرت بس‌توانی، یعنی توانایی تغییر شرایط مریستمی و تمایز به کل گیاه را دارند.

آلودگی در کشت بافت گیاهی

تهیه‌ی کشت‌های استریل در بعضی از مواد گیاهی یکی از مشکلات عمده در کشت بافت می‌باشد. علاوه بر این، مرحله‌ی ضدعفونی یک مرحله‌ی وقت‌گیر و به‌واسطه‌ی امکان از دست رفتن نمونه گیاهی پرهزینه می‌باشد.
کشت بافت ها می توانند از طریق ریزنمونه، پرسنل آزمایشگاه، اتاقک استریل، حشرات مانند کنه و مورچه، محیط کشت، تجهیزات آزمایشگاهی و سیستم کنترل‌کننده‌ی تهویه‌ی آزمایشگاه آلوده شوند.

خصوصیات محیط آزمایشگاه کشت بافت

انتخاب محیط کشت یا تهیه‌ی فرمولاسیون آن در بهبود کشت بافت بسیار ضروری است و بستگی به هدف کشت سلول دارد. هیچ محیط کشت مشخصی را نمی‌توان برای رشد انواع سلول‌ها توصیه کرد و اغلب لازم است تغییراتی در محیط کشت برای پاسخگویی نیازهای انواع ریز نمونه‌ها صورت گیرد. به‌طورکلی محیط کشت حاوی نمک‌های معدنی(ماکرو و میکرو) و ترکیبات دیگر مانند تنظیم‌کننده‌های رشد، ویتامین‌ها، کربوهیدرات‌ها، هگزیتول ها و یک عامل ژلی مانند آگار برای جامد کردن محیط کشت می‌باشد. علاوه بر این محیط کشت می‌تواند دارای اسیدهای آمینه، آنتی‌بیوتیک‌ها یا ترکیبات پیچیده‌ی طبیعی نیز باشد.
وجود یک دستگاه استریلایزر جهت ضد عفونی تمام وسایل مورد استفاده اعم از پنس ها و کاتر ها و … در آزمایشگاه کشت از الزامات می باشد
محققین برای تکثیر یک نمونه گیاه قسمتی از گیاه مرغوب را جدا نموده. و پس از ضدعفونی آن زیر هود کلاس 1  آن را در ظروف مجنتا که حاوی آگار است. به شرایط کنترل شده مانند اتاقک های رشد، فیتوترون یا ژرمیناتور می برند. در این محیط ها شرایط آب، غذا، دما و رطوبت و نور کاملا کنترل می شود. و قلمه پس از گذشت زمان ۲ الی ۵ هفته به رشد مطلوب می رسد. و می تواند در گلدان یا باغچه به زندگی خود به عنوان یک گیاه جدید ادامه دهد.

انواع کشت بافت گیاهی

منظور از انواع مختلف کشت بافت، هدف از تولید و روش تولید است که از چه نوع اکسپلنتی Explant استفاده می شود. یعنی با چه روشی می خواهیم چه چیزی تولید کنیم. با استناد به توضیحات فوق انواع کشت بافت گیاهی به شرح ذیل است:
• کشت بذر  Cell Culture 
• کشت جنین  Embryo Culture
• کشت کالوس  Callus Culture
• کشت بافت  Organ Culture
• کشت پروتوپلاست  Protoplast Culture
• کشت بساک  Anther Culture

فرآیند کشت بافت گیاهی در ایران

از اوایل دهه هفتاد خورشیدی، دولت ایران به این نتیجه رسید که تنها راه نجات تامین نهال و نشا کشاورزی ایران در آینده، تکثیر غیرجنسی و ریزازدیادی است، بر همین اساس سرمایه گذاری و همکاری های بسیار خوبی با تولیدکنندگان بخش خصوصی سایر کشورهای صاحب فناوری در دنیا انجام داد و همچنین با اعطای یارانه به نهال های کشت بافتی، کشاورزان و بهره برداران را تشویق به استفاده از این محصولاتی کرد که آن زمان ناشناخته بود و حتی در سالهای اولیه فعالیت این صنعت، نهال های کشت بافتی را از تولیدکنندگان خریداری و بطور رایگان در اختیار کشاورزان قرار می داد.
این قبیل فعالیت ها و همچنین افزایش سطح آگاهی اجتماعی، وجود فارغ التحصیلان زیست فناوری و پیشرفت علوم ارتباطی سبب شد که بهره برداران و سرمایه گذاران از مزایای این تکنیک بیوتکنولوژی گیاهی آگاه شده و به مرور بطور گسترده در کل کشور مورد استفاده قرار گرفت.

محصولات کشت بافت گیاهی در ایران

محصولات و گیاهانی زینتی، دارویی، باغی، زراعی، گیاهان دانه دار و هسته دار و گیاهان مثمر و غیر مثمر مختلفی در حال حاضر در ایران  به روش کشت بافت تولید می شوند که مهمترین آن ها به شرح ذیل است:
• درخت بلوط ایرانی ( اگرینت تنها دارنده پروتکل کامل تکثیر درخت بلوط در ایران است )
• پسته UCB1
• زعفران
• آنغوزه
• استویا
• آلوئه ورا
• گل محمدی
• ارکیده
• زامیفولیا
• فیکوس
• گردو
• خرما
• مینی تیوبر سیب زمینی
• بلوبری (خانواده بری ها)
• آنتوریوم، ژربرا
• بنفشه آفریقایی
• گزیلا (گیلاس و آلبالو)
• پیرودوارف (گلابی)
• پایه های  GN، Gf   (هلو، شلیل)
• عناب، زرشک
• انواع کاکتوس و ساکولنت
• گیاهان زینتی مانند رز هلندی، گل محمدی، استویا و گیاهان آکواریومی در اکثر مناطق دنیا با روش کشت بافت تکثیر می‌شوند.

مشکلات کشت بافت گیاهی در ایران

در سالهای اخیر شاهد رشد قارچ گونه شرکت های تولیدکننده هستیم که موسسین این قبیل شرکت ها بدون داشتن دانش فنی، رعایت اصول حرفه ای و صحیح، اقدام به تولید محصولات کشت بافت گیاهی فاقد کیفیت و اصالت کردند که همین امر سبب ایجاد بی اعتمادی بین کشاورزان و مصرف کنندگان به محصولات کشت بافت گیاهی شد.
عدم آگاهی در صنعت زیست فناوری گیاهی در ایران تنها خلاصه به موارد فنی و تولید نمی شود، نداشتن برنامه و استراتژی مناسب برای بازاریابی و فروش ،مانند عدم شناخت کافی از بازار، اینکه چه محصولی در چه زمانی و در چه بازاری به فروش برسد، سبب ورشکستی و نابودی بسیاری از شرکتها و سرمایه گذاران این بخش شد.
در حال حاضر وضعیت بازار و تولیدکنندگان گیاهان کشت بافت خوب نیست و بسیاری از آنها علاوه بر مشکلات بازاریابی با مشکل کمبود مواد اولیه برای تولید روبرو هستند، زیرا  بخش مهمی از مواد اولیه محصولات تولید شده در شرایط درون شیشه ای (Tissue Culture and Micro-propagation) وابسته به واردات است . نوسانات شدید ارزی، تحریم ها و افزایش چشمگیر قیمت تمام شده محصولات تکثیری دست در دست هم داده تا حال صنعت بیوتکنولوژی کشاورزی کشور خوب نباشد.