زیست فناوری و کشاورزی

رشد فزآینده جمعیت جهان و افزایش تقاضا برای مواد غذایی در دهه‌های اخیر موجب شد تا در زمینة علوم کشاورزی و مواد غذایی شاهد یک گذر جدی و اجتناب‌ناپذیر از کشاورزی سنتی به کشاورزی پیشرفته و بکارگیری روش‌های نوین زیست فناوری در تولید محصولات زراعی و دامی باشیم. همانگونه که می‌دانیم، گیاهان، اصلی‌ترین و مهمترین منابع تجدید شونده جهان هستند که علاوه بر تأمین غذای آدمی و حیوانات، نیازهای غیرتغذیه‌ای، شیمیایی و صنعتی هم توسط آنها مرتفع می‌گردد. به همین دلیل، کاربرد روش‌های مهندسی ژنتیک و زیست فناوری برای افزایش کمی و کیفی محصولات از یک سو و کاهش هزینه‌ها و زمان تولید از سوی دیگر، استفاده از این روش‌ها در شاخه‌های گوناگون کشاورزی را بسیار ارزشمند کرده است.

عمده ترین کاربردهای‌ زیست فناوری ‌درکشاورزی‌ را می‌توان‌ به‌ دسته‌های‌ زیر تقسیم‌ کرد:

1. ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ حشرات‌ و آفتها

2. ایجاد گیاهان‌ تحمل‌ کننده‌ علف‌کشها

3. ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ بیماریهای‌ ویروسی‌ و قارچی‌

4. ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ شرایط‌ سخت‌ مانند سرما، گرما و شوری‌

5. ایجاد گیاهان‌ دارای‌ ارزش‌های‌ غذائی‌ ویژه‌ و با طعم و عطر بهتر

6. ایجاد گیاهان‌ دارای‌ خاصیت‌ درمانی‌ ـ پیشگیری‌

7. ایجاد گیاهان‌ دارای‌ خصوصیت‌ متابولیکی‌ تغییر یافته‌ مانند رشد سریع‌ و راندمان‌ کشت‌ بالاتر

8. ایجاد دامهای‌ تراریخته که‌ دارای‌ خصوصیات‌ ویژه‌ای‌ مانند تولید شیر زیاد یا گوشت‌ کم‌چربی‌

9. ایجاد جانورانی‌ که‌ بعنوان‌ کارخانه‌ تولید آنتی‌بادی‌ و واکسن‌ و دارو عمل‌ کنند

10. ایجاد ماهیها و سایر دامهائی‌ که‌ با سرعت‌ زیاد رشد می‌کنند

تولید گیاهان تراریخته

به‌کارگیری روش‌ها و فنون مهندسی ژنتیک و زیست فناوری مولکولی به طور جدی از سال 1983 آغاز و روندی به شدت رو به رشد را به ویژه در قلمرو اصلاح گیاهان زراعی استراتژیک، طی کرد. پیشرفت در این حوزه، فوق‌العاده چشمگیر است. به‌طوریکه در مدتی کمتر از هشت سال، سطح زیر کشت گیاهان دست‌ورزی شده ژنتیکی (Transgenic)، وسعتی بالغ بر 60 میلیون هکتار از اراضی کشاورزی جهان را به خود اختصاص داد. به این ترتیب، مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی به منظور تأمین امنیت غذایی جمعیت رو به رشد جهان وارد عمل شده و مواد غذایی دستکاری شده ژنتیک (GMOs) به تدریج وارد بازار شد.

در سال 1986 نخستین آزمایش‌های مزرعه‌ای، با تنباکوی تراریخته، در امریکا و فرانسه صورت گرفت. چین نخستین کشوری بود که در سال 1990، تولیدگیاهان تراریخته (تنباکو) را به شکل تجاری آغاز کرد. امریکا، دومین کشوری بود که در سال 1994، گیاه تراریخته گوجه‌فرنگی را به شکل تجارتی تولید نمود. پس از آن، در فاصله سال‌های 1995 تا 1996، 35 گیاه تراریخته تولید شد که حدود 80 درصد آن‌ها مربوط به دو کشور امریکا و کانادا بودند. تا سال 1999، بین 25 تا 45 درصد تولید برخی از محصولات اصلی زراعی (ذرت، سویا و غیره) در امریکا، با استفاده از گیاهان تراریخته صورت می‌گرفت. درحال حاضر، حداقل 25 درصد از سطح زیر کشت ذرت تراریخته و 40 درصد از سطح زیرکشت سویای تراریختة جهان در آمریکاست.

وارد کردن ژن‌های فراوان (مربوط به صفات مختلف) به ده‌ها گونه گیاهی مانند گندم، جو، گوجه‌فرنگی، ذرت، سیب زمینی، سویا، پنبه، مارچوبه، تنباکو و چغندرقند جهت اصلاح یا بهبود فرآورده‌های کشاورزی، امکان تغییر ژنتیکی در راه‌های بیوسنتزی گیاهان برای تولید انبوه موادی مانند روغن‌های خوراکی، موم‌ها، چربی‌ها و نشاسته‌ها که در شرایط عادی به میزان بسیار جزیی تولید می‌شوند و کنترل آفات زیستی، تنها نمونه‌های کوچکی از کاربردهای گسترده گیاهان ترانس‌ژنی (تراریخته) را شامل می‌شوند.

احیای مراتع و جنگل‌ها و حفظ تنوع گونه‌های گیاهی و جانوری در مناطق کویری و بیابانی از دیگر عرصه‌های کشاورزی است که با کمک زیست فناوری روند سریع‌تری یافته است. برای مثال، بیوتکنولوژیست‌ها با شناسایی، تکثیر و پرورش گونه‌های واجد ژن‌های مقاومت به نمک، گیاهان مقاومی مانند کاکتوس‌ها، کاج و سرو اصلاح شده‌ای را تولید کرده‌اند که قابلیت رشد و تکثیر در مناطق سخت بیابانی را پیدا کرده‌اند. همچنین به کمک روش‌های بیوتکنولوژی، از جلبک‌ها و گل‌ولای موجود در دریاها، ترکیبات و کودهای زیستی سودمندی را برای حاصلخیزی زمین‌های کشاورزی تولید می‌کنند. 

تولید جانوران ترانس‌ژنیک

تولید جانوران دست‌ورزی شده (ترانس‌ژنیک) نیز از دیگر دستاوردهای بسیار مهم زیست فناوری و ژنتیک جدید در عرصه علوم زیستی است که اهداف‌ ارزشمندی را دنبال می‌کند.

جانور ترانس‌ژن علاوه بر ما‌دة ژنتیکی خود، واجد مقداری مادة ژنتیکی اضافی با منشا خارجی می‌گردد. این جانور باید قادر باشد که ژن بیگانه را به نسل‌های بعدی انتقال دهد. امروزه روش‌های متعددی برای ایجاد جانوران ترانس‌ژنیک ابداع شده است.

آینده

کمتر شکی در مورد مدرن بودن زیست فناوری وجود دارد . بدون شک این فن آوری یک مد زود گذر نیست. انتظارات ایجاد شده برای توسعه تجاری مقاومت به علف کش ها و حشرات، آینده درخشانی را برای زیست فناوری کشاورزی خاطرنشان می نماید. با توجه به شواهد اولیه ای که در مورد استفاده از انتقال ژن های جدید به منظور ایجاد لاین های گیاهی سودمند برای تولید مواد شیمیایی ، از مواد دارویی گرفته تا پلاستیک های قابل تجزیه زیستی وجود دارد، چشم انداز آینده این زیست فناوری نیز امیدوار کننده است. زیست فناوری کشاورزی در مسیر خود از شروع به کار زیست فناوری تا تولید مزرعه ای محصولات تجاری  با موانع متعددی از محدودیت های علمی و تکنولوژیکی  تا مشکلات قانونی و مدیریتی ، عوامل اقتصادی و نگرانی های اجتماعی روبرو می باشد. فرضیه محافظه کارانه قوانین در اکثر کشور ها این است که تمام گیاهان تراریخت بطور بالقوه خطرناک هستند. خطرات احتمالی  مرتبط با ژن منتقل شده ویا فتوتیپ ایجاد شده است نه روش های مورد استفاده برای انتقال ژن. تا کنون گزارشی در مورد اثرات مضر محیطی و یا دیگر خطرات پیش بینی نشده گیاهان تراریخت در هزاران آزمایش مزرعه ای صورت گرفته در عرصه بین المللی ارائه نگردیده است ، با این حال نگرانی های متعددی در رابطه  با سیستم های کشاورزی ایجاد شده است. اکنون عکس العمل مصرف کننده به محصولات گیاهی تراریخته با آزادسازی تجاری واریته های پیشرفته در سطح تجاری سنجیده شده است. این آزاد سازی با افزایش انتشار اطلاعات در مورد گیاهان تراریخته به شکل قابل دسترس برای عموم، همزمان گردیده است. با این حال همچنان که محدودیت های تکنیکی برداشته می شوند، این احتمال وجود دارد که محدودیتهای تجاری به اصلی ترین موانع تبدیل گردند. زیست فناوری های جدید که در این عرصه خلق می گردند کاملا اختراعی بوده و واجد شرایط احراز حق حفاظت انحصاری و ملاحظه حقوق مالکیت معنوی می باشند.

بخش دانش و فناوری سایت تبیان