گیاهان تراریخته (Transgenic Plants)
شیما میررحیمی ، کارشناس ارشد حشره شناسی،سازمان جهاد کشاورزی استان قزوین
مقدمه :
فنون دست‌ورزی ژنتیکی گیاهان در اوایل دهه 80 میلادی ابداع گردید و نتایج کاربردی آن از اوایل دهه 90 با ایجاد گیاهان تراریخته مقاوم به آفات، بیماری‌ها و علف‌کش‌ها به ثمر نشست. اکنون حدود دو دهه از پیدایش فنون دی‌ان‌‌آی نوترکیب و مهندسی ژنتیک گیاهی می‌گذرد. در این مدت سرمایه‌گذاری‌های هنگفت و تلاش فراوانی در نقاط مختلف دنیا برای توسعه و بهبود این فنون جهت دستیابی به اهداف موردنظر به‌عمل آمد. مهندسی ژنتیک، انقلاب سبزی را برای بهبود کمی و کیفی محصولات کشاورزی و غلبه بشر بر گرسنگی و فقر غذایی بنیان نهاده است.
دانشمندان با دستکاری ژن‌های یک گیاه، جانور و میکروارگانیسم، نژادهای تراریختهای از آن را به وجود می‌آورند که نسبت به نژاد طبیعی، به آفات و بیماری‌ها و یا سموم مقاوم بوده، یا برخی عناصر غذایی و ویتامین‌ها را که نوع طبیعی فاقد آن است، تولید می‌نماید. لذا این قبیل گیاهان یا جانوران، محصول بیشتر و با کیفیت بهتری تولید می‌کند. در دهه آینده امید می‌رود با استفاده از گیاهان زراعی تراریخته، افزایش عملکرد از 10 به 25 درصد برسد.
از سال‌های 1982 و 1983 که اولین انتقال موفقیت‌آمیز ژن‌ها به سلول‌های گیاهی انجام شد، سرعت پیشرفت ایجاد گیاهان تراریخته افزایش یافت. اولین آزمایش مزرعه‌ای گیاهان تراریخته در سال 1986 در کشور فرانسه انجام گرفت. اما استفاده عملی از گیاهان تراریخته، زمانی آغاز شد که کشور چین تنباکو و گوجه‌فرنگی تراریخته مقاوم به ویروس را در پایان سال 1992 برای عرضه در بازار تصویب نمود و سپس گوجه‌فرنگی با قابلیت انبارداری بیشتر توسط شرکت کالگن آمریکا در سال 1994 معرفی شد. امروزه تولید گیاهان تراریخته از عمده‌ترین کاربردهای مبارزه ژنتیکی در کشاورزی میباشد. در حال حاضر، انتقال ژن از طریق مهندسی ژنتیک و تولید گیاهان تراریخته در مواردی همچون مقاومت به آفات، بیماری‌ها، علف‌کش‌ها، بهبود کیفیت پروتئین و روغن و غیره در بیش از 60 گیاه زراعی، باغی و زینتی حاصل شده است و تعداد آن‌ها با سرعت زیادی روز به روز افزایش می‌یابد.
اهمیت اقتصادی گیاهان تراریخته :
سطح زیرکشت گیاهان تراریخته در جهان طی سال‌های اخیر با روند تصاعدی افزایش یافته و از سال 96 تا 2001 حدود 30 برابر شده است. اکنون بیش از 25 درصد سطح‌کشت جهانی گیاهان تراریخته در کشورهای در حال توسعه قرار دارد. شمار کشورهایی که گیاهان زراعی تراریخته را کشت می‌کنند، از یک کشور در سال 1992 به چهارده کشور در سال 2002 افزایش یافته است.
میزان فروش محصولات گیاهان تراریخته طی سال‌های 1995 تا 2000 به‌سرعت افزایش یافت. بازار جهانی گیاهان تراریخته در سال 2001 از مرز سه میلیارد دلار گذشت و پیش‌بینی میشود که در سال 2005 و 2010 به ترتیب تا حد 6 و 20 میلیارد دلار افزایش یابد. سود حاصل از گیاهان تراریخته طی سال 1999 حدود 700 میلیون دلار بود که بیش از دو میلیون کشاورز از آن بهره‌مند شده‌اند. در سال 2001 حدود پنج¬و¬نیم میلیون کشاورز از کشت این قبیل گیاهان بهره برده‌اند.لذا اکنون مقبولیت گونه‌های جدید زراعی، باغی و حتی دامهای تراریخته نزد کشاورزان افزایش یافته است و این خود موضوعی است که دانشمندان را به سوی تولید فرآوردههای نوین و با قابلیتهای بیشتر سوق می‌دهد.
پیش‌بینی میشود که در سال 2025 حدود 1،6 میلیارد نفر در جهان از طریق مهندسی ژنتیک غلات تغذیه خواهند نمود. شرکت زنکا (Zeneca) معتقد است که بازار جهانی گیاهان تراریخته در سال 2020 به 75 میلیارد دلار خواهد رسید، لذا سرمایه‌گذاری در این زمینه را از 20 میلیون دلار در سال 97 به 60 میلیون در سال 98 افزایش داد. شرکت نوارتیس سوئیس نیز حدود 20 میلیون دلار طی سال‌های 99 و 2000 برای گسترش ساختمان موسسه تحقیقات مبارزه ژنتیکی خود هزینه نمود. کاهش هزینه کشاورزان از طریق کنترل بهینة آفات، بیماری‌ها، علفهای هرز، کاهش مصرف سموم و افزایش کمیت و کیفیت محصول، از جمله مزیت‌های حاصل از کاربرد گیاهان تراریخته (تغییریافتة ژنتیک) میباشد. گیاهان تراریخته مقاوم به آفات و بیماریهای شایع و خسارت‌زا قادرند خسارات سالیانه 30 درصدی محصولات کشاورزی را کاهش دهند؛ در نتیجه امروزه شاهد رویکرد کشاورزان در کشورهای صنعتی به سوی کاشت و بهرهبرداری از این قبیل گیاهان هستیم. کاشت این‌گونه گیاهان، هزینه‌های مبارزه شیمیایی و کاربرد سموم دفع آفات نباتی را کاهش می‌دهد. از سوی دیگر صدمات وارده به منابع زیستی مثل خاک و آب‌های زیرزمینی را به حداقل می‌رساند. برای روشن شدن مطلب به ذکر چند مثال زیر بسنده میشود:
مثالهایی از کاهش خسارات آفات
1- خسارت ناشی از کرم برگ‌خوار ذرت، سالیانه معادل 40 میلیون تن است که این میزان قادر به تامین کالری لازم برای 60 میلیون نفر میباشد. به‌کمک مهندسی ژنتیک می‌توان این‌گونه خسارت‌ها را به حداقل ممکن کاهش داد.
2- تنباکو تراریخته مقاوم به ویروس در چین باعث شد تا عملکرد برگ آن 5 تا 7 برابر افزایش یابد و تعداد دفعات سمپاشی (بر علیه شته‌های ناقل) 3-2 بار کاهش یابد.
3- در آمریکا طی سال 1996 متوسط خسارت کرم اروپایی ذرت برابر 9 درصد بود و در بعضی مناطق به بیش از 30 درصد می‌رسید و متوسط ارزش خسارت برابر 1 میلیارد دلار بود. سود خالص از ذرت Bt مقاوم به این آفت (بدون احتساب هزینه‌های علف‌کش) برابر با 27.25 دلار در هر ایکر (واحد سطح) محاسبه شد. کل سود خالص حاصل از کاشت ذرت Bt در سال 1996 و 1997 در آمریکا به ترتیب 19 و 190 میلیون دلار بود.
4- سال 1996 در آمریکا کاشت سیب‌زمینی Bt ( مقاوم به سوسک کلرادو) به طور متوسط تعداد سمپاشی را به 1.2 دفعه کاهش داد که متوسط پس‌انداز هزینه سمپاشی 5 دلار در هر ایکر (12 دلار در هکتار) بود. در مجموع با صرفه‌جویی در مصرف حشره‌کش، متوسط افزایش بازده کشاورزان با استفاده از سیب‌زمینی Bt ( در مقایسه با شاهد) برابر 14 دلار در ایکر بود (35 دلار در هر هکتار با احتساب افزایش عملکرد و کیفیت غده).
5- یک بررسی بر روی پنبه تراریخته Bt مقاوم به کرم غوزه طی سال 1996 در آمریکا نشان داد که عملکرد در مقایسه با شاهد به طور متوسط 7 درصد افزایش می‌یابد و حتی بسته به تراکم آفت این افزایش تا 20درصد نیز می‌رسید. همچنین میزان مصرف حشره‌کش 20000 گالن کاهش یافت. میزان صرفه‌جویی ناشی از عدم به کارگیری حشره‌کش در هکتار معادل 140 تا 180 دلار در هکتار بود و افزایش هزینه خرید بذر در هر هکتار معادل 80 دلار بود. بنابراین متوسط سود خالص در هر هکتار حدود 80 دلار (33 دلار در هر ایکر) محاسبه گردید. بنابراین سود حاصل از کاشت 1.8 میلیون ایکر پنبه Bt در سال 1996 برای کشاورزان آمریکایی برابر 60 میلیون دلار بود.
6- کل سود حاصل از کشت گیاهان پنبه ، ذرت و سیب زمینی Bt در آمریکا طی سال 1996 برابر 80 میلیون دلار بود و در سال 1997 میلادی برای ذرت Bt به تنهایی معادل 190 میلیون دلار بود.
7- سال 1996 در کانادا متوسط عملکرد کلزای متحمل به علف‌کش مقدار 9درصد بیشتر از تیمارهای شاهد (روش‌های دیگر کنترل علف هرز) بود و حتی به بیش از 20درصد نیز می‌رسید. از طرفی میزان مصرف سم از طریق کاهش تعداد دفعات سمپاشی (80 درصد کشاورزان تنها یک بار سمپاشی نمودند) از 570 گرم به 160 گرم ماده فعال در هر ایکر (1400 گرم در هر هکتار به 400 گرم) کاهش یافت. سود خالص حاصل در یک برآورد متوسط محافظه‌کارانه حدود 20 دلار در هر ایکر (50 دلار در هر هکتار) تخمین زده شد. بنابراین کل سود حاصل در 300 هزار ایکر کلزای مقاوم به علف‌کش در کانادا برابر 6 میلیون دلار بود.
8- سویا مقاوم به علف‌کش نیز باعث کاهش 40-10 درصد از مصرف علف‌کش میشود.
9- در استرالیا، کشاورزان برای مبارزه با شپشک‌های نخود فرنگی هر ساله حدود 16 میلیون دلار حشره‌‌کش‌‌های شیمیایی خرید می‌‌نمایند. این آفت مهمترین عامل کاهش در محصول 100 میلیون دلاری نخودفرنگی استرالیا میباشد. سازمان تحقیقات علمی و صنعتی این کشور با انتقال یک ژن از لوبیا قرمز توانسته است نخود فرنگی تراریختهای ایجاد نماید که حدود 99.5 درصد در برابر حمله شپشک‌‌ها مقاومت دارد.
شیما میررحیمی ، کارشناس ارشد حشره شناسی،سازمان جهاد کشاورزی استان قزوین
مقدمه :
فنون دست‌ورزی ژنتیکی گیاهان در اوایل دهه 80 میلادی ابداع گردید و نتایج کاربردی آن از اوایل دهه 90 با ایجاد گیاهان تراریخته مقاوم به آفات، بیماری‌ها و علف‌کش‌ها به ثمر نشست. اکنون حدود دو دهه از پیدایش فنون دی‌ان‌‌آی نوترکیب و مهندسی ژنتیک گیاهی می‌گذرد. در این مدت سرمایه‌گذاری‌های هنگفت و تلاش فراوانی در نقاط مختلف دنیا برای توسعه و بهبود این فنون جهت دستیابی به اهداف موردنظر به‌عمل آمد. مهندسی ژنتیک، انقلاب سبزی را برای بهبود کمی و کیفی محصولات کشاورزی و غلبه بشر بر گرسنگی و فقر غذایی بنیان نهاده است.
دانشمندان با دستکاری ژن‌های یک گیاه، جانور و میکروارگانیسم، نژادهای تراریختهای از آن را به وجود می‌آورند که نسبت به نژاد طبیعی، به آفات و بیماری‌ها و یا سموم مقاوم بوده، یا برخی عناصر غذایی و ویتامین‌ها را که نوع طبیعی فاقد آن است، تولید می‌نماید. لذا این قبیل گیاهان یا جانوران، محصول بیشتر و با کیفیت بهتری تولید می‌کند. در دهه آینده امید می‌رود با استفاده از گیاهان زراعی تراریخته، افزایش عملکرد از 10 به 25 درصد برسد.
از سال‌های 1982 و 1983 که اولین انتقال موفقیت‌آمیز ژن‌ها به سلول‌های گیاهی انجام شد، سرعت پیشرفت ایجاد گیاهان تراریخته افزایش یافت. اولین آزمایش مزرعه‌ای گیاهان تراریخته در سال 1986 در کشور فرانسه انجام گرفت. اما استفاده عملی از گیاهان تراریخته، زمانی آغاز شد که کشور چین تنباکو و گوجه‌فرنگی تراریخته مقاوم به ویروس را در پایان سال 1992 برای عرضه در بازار تصویب نمود و سپس گوجه‌فرنگی با قابلیت انبارداری بیشتر توسط شرکت کالگن آمریکا در سال 1994 معرفی شد. امروزه تولید گیاهان تراریخته از عمده‌ترین کاربردهای مبارزه ژنتیکی در کشاورزی میباشد. در حال حاضر، انتقال ژن از طریق مهندسی ژنتیک و تولید گیاهان تراریخته در مواردی همچون مقاومت به آفات، بیماری‌ها، علف‌کش‌ها، بهبود کیفیت پروتئین و روغن و غیره در بیش از 60 گیاه زراعی، باغی و زینتی حاصل شده است و تعداد آن‌ها با سرعت زیادی روز به روز افزایش می‌یابد.
اهمیت اقتصادی گیاهان تراریخته :
سطح زیرکشت گیاهان تراریخته در جهان طی سال‌های اخیر با روند تصاعدی افزایش یافته و از سال 96 تا 2001 حدود 30 برابر شده است. اکنون بیش از 25 درصد سطح‌کشت جهانی گیاهان تراریخته در کشورهای در حال توسعه قرار دارد. شمار کشورهایی که گیاهان زراعی تراریخته را کشت می‌کنند، از یک کشور در سال 1992 به چهارده کشور در سال 2002 افزایش یافته است.
میزان فروش محصولات گیاهان تراریخته طی سال‌های 1995 تا 2000 به‌سرعت افزایش یافت. بازار جهانی گیاهان تراریخته در سال 2001 از مرز سه میلیارد دلار گذشت و پیش‌بینی میشود که در سال 2005 و 2010 به ترتیب تا حد 6 و 20 میلیارد دلار افزایش یابد. سود حاصل از گیاهان تراریخته طی سال 1999 حدود 700 میلیون دلار بود که بیش از دو میلیون کشاورز از آن بهره‌مند شده‌اند. در سال 2001 حدود پنج¬و¬نیم میلیون کشاورز از کشت این قبیل گیاهان بهره برده‌اند.لذا اکنون مقبولیت گونه‌های جدید زراعی، باغی و حتی دامهای تراریخته نزد کشاورزان افزایش یافته است و این خود موضوعی است که دانشمندان را به سوی تولید فرآوردههای نوین و با قابلیتهای بیشتر سوق می‌دهد.
پیش‌بینی میشود که در سال 2025 حدود 1،6 میلیارد نفر در جهان از طریق مهندسی ژنتیک غلات تغذیه خواهند نمود. شرکت زنکا (Zeneca) معتقد است که بازار جهانی گیاهان تراریخته در سال 2020 به 75 میلیارد دلار خواهد رسید، لذا سرمایه‌گذاری در این زمینه را از 20 میلیون دلار در سال 97 به 60 میلیون در سال 98 افزایش داد. شرکت نوارتیس سوئیس نیز حدود 20 میلیون دلار طی سال‌های 99 و 2000 برای گسترش ساختمان موسسه تحقیقات مبارزه ژنتیکی خود هزینه نمود. کاهش هزینه کشاورزان از طریق کنترل بهینة آفات، بیماری‌ها، علفهای هرز، کاهش مصرف سموم و افزایش کمیت و کیفیت محصول، از جمله مزیت‌های حاصل از کاربرد گیاهان تراریخته (تغییریافتة ژنتیک) میباشد. گیاهان تراریخته مقاوم به آفات و بیماریهای شایع و خسارت‌زا قادرند خسارات سالیانه 30 درصدی محصولات کشاورزی را کاهش دهند؛ در نتیجه امروزه شاهد رویکرد کشاورزان در کشورهای صنعتی به سوی کاشت و بهرهبرداری از این قبیل گیاهان هستیم. کاشت این‌گونه گیاهان، هزینه‌های مبارزه شیمیایی و کاربرد سموم دفع آفات نباتی را کاهش می‌دهد. از سوی دیگر صدمات وارده به منابع زیستی مثل خاک و آب‌های زیرزمینی را به حداقل می‌رساند. برای روشن شدن مطلب به ذکر چند مثال زیر بسنده میشود:
مثالهایی از کاهش خسارات آفات
1- خسارت ناشی از کرم برگ‌خوار ذرت، سالیانه معادل 40 میلیون تن است که این میزان قادر به تامین کالری لازم برای 60 میلیون نفر میباشد. به‌کمک مهندسی ژنتیک می‌توان این‌گونه خسارت‌ها را به حداقل ممکن کاهش داد.
2- تنباکو تراریخته مقاوم به ویروس در چین باعث شد تا عملکرد برگ آن 5 تا 7 برابر افزایش یابد و تعداد دفعات سمپاشی (بر علیه شته‌های ناقل) 3-2 بار کاهش یابد.
3- در آمریکا طی سال 1996 متوسط خسارت کرم اروپایی ذرت برابر 9 درصد بود و در بعضی مناطق به بیش از 30 درصد می‌رسید و متوسط ارزش خسارت برابر 1 میلیارد دلار بود. سود خالص از ذرت Bt مقاوم به این آفت (بدون احتساب هزینه‌های علف‌کش) برابر با 27.25 دلار در هر ایکر (واحد سطح) محاسبه شد. کل سود خالص حاصل از کاشت ذرت Bt در سال 1996 و 1997 در آمریکا به ترتیب 19 و 190 میلیون دلار بود.
4- سال 1996 در آمریکا کاشت سیب‌زمینی Bt ( مقاوم به سوسک کلرادو) به طور متوسط تعداد سمپاشی را به 1.2 دفعه کاهش داد که متوسط پس‌انداز هزینه سمپاشی 5 دلار در هر ایکر (12 دلار در هکتار) بود. در مجموع با صرفه‌جویی در مصرف حشره‌کش، متوسط افزایش بازده کشاورزان با استفاده از سیب‌زمینی Bt ( در مقایسه با شاهد) برابر 14 دلار در ایکر بود (35 دلار در هر هکتار با احتساب افزایش عملکرد و کیفیت غده).
5- یک بررسی بر روی پنبه تراریخته Bt مقاوم به کرم غوزه طی سال 1996 در آمریکا نشان داد که عملکرد در مقایسه با شاهد به طور متوسط 7 درصد افزایش می‌یابد و حتی بسته به تراکم آفت این افزایش تا 20درصد نیز می‌رسید. همچنین میزان مصرف حشره‌کش 20000 گالن کاهش یافت. میزان صرفه‌جویی ناشی از عدم به کارگیری حشره‌کش در هکتار معادل 140 تا 180 دلار در هکتار بود و افزایش هزینه خرید بذر در هر هکتار معادل 80 دلار بود. بنابراین متوسط سود خالص در هر هکتار حدود 80 دلار (33 دلار در هر ایکر) محاسبه گردید. بنابراین سود حاصل از کاشت 1.8 میلیون ایکر پنبه Bt در سال 1996 برای کشاورزان آمریکایی برابر 60 میلیون دلار بود.
6- کل سود حاصل از کشت گیاهان پنبه ، ذرت و سیب زمینی Bt در آمریکا طی سال 1996 برابر 80 میلیون دلار بود و در سال 1997 میلادی برای ذرت Bt به تنهایی معادل 190 میلیون دلار بود.
7- سال 1996 در کانادا متوسط عملکرد کلزای متحمل به علف‌کش مقدار 9درصد بیشتر از تیمارهای شاهد (روش‌های دیگر کنترل علف هرز) بود و حتی به بیش از 20درصد نیز می‌رسید. از طرفی میزان مصرف سم از طریق کاهش تعداد دفعات سمپاشی (80 درصد کشاورزان تنها یک بار سمپاشی نمودند) از 570 گرم به 160 گرم ماده فعال در هر ایکر (1400 گرم در هر هکتار به 400 گرم) کاهش یافت. سود خالص حاصل در یک برآورد متوسط محافظه‌کارانه حدود 20 دلار در هر ایکر (50 دلار در هر هکتار) تخمین زده شد. بنابراین کل سود حاصل در 300 هزار ایکر کلزای مقاوم به علف‌کش در کانادا برابر 6 میلیون دلار بود.
8- سویا مقاوم به علف‌کش نیز باعث کاهش 40-10 درصد از مصرف علف‌کش میشود.
9- در استرالیا، کشاورزان برای مبارزه با شپشک‌های نخود فرنگی هر ساله حدود 16 میلیون دلار حشره‌‌کش‌‌های شیمیایی خرید می‌‌نمایند. این آفت مهمترین عامل کاهش در محصول 100 میلیون دلاری نخودفرنگی استرالیا میباشد. سازمان تحقیقات علمی و صنعتی این کشور با انتقال یک ژن از لوبیا قرمز توانسته است نخود فرنگی تراریختهای ایجاد نماید که حدود 99.5 درصد در برابر حمله شپشک‌‌ها مقاومت دارد.
دیدگاه ها