مهندسی ژنوم کلروپلاستی و اهمیت آن در اصلاح گیاهان زراعی و باغی

کلروپلاست به عنوان جایگاه فرآیند فتوسنتز نقش ارزنده ای در فعالیت حیاتی گیاه و تغذیه بشر بر عهده دارد. ژنوم کلروپلاست محل بسیار مناسبی برای انتقال و بیان ژن های خارجی مطلوب در گیاهان می باشد. تاکنونبیش از ۴۱ ترانسژن به طور پایدار از طریق ژنوم کلروپلاست توتون برای ایجاد صفات مهم زراعی، تولید مواد زیستی با ارزش از نظر صنعتی و پروتئین های درمانی تلفیق و بیان شده است. اقبال تغییر ژنتیکی، انتقالو بیان ژن های خارجی در اکثر محصولات مهم زراعی برای رسیدن به صفات دلخواه از طریق ژنوم هسته- ای انجام می گرفت. اشکالات و مشکلات موجود در انتقال ژنوم هسته ای، دانشمندان را بر آن داشت که ازمهندسی ژنوم کلروپلاستی برای اهداف اصلاحی استفاده نمایند. در سال های اخیر انتقال ژن به کلروپلاست به دلیل مزایای زیاد آن نسبت به انتقال هسته ای از جمله انتقال چند ژن در یک رویداد انتقال ژن، کاهشاحتمال فرار تراژن به دلیل وجود وراثت مادری، فقدان خاموشی ژن، فقدان اثرات مکانی و پلیوتروپیک، فقدان DNA خارجی ناخواسته، عدم خاموشی ژن، بیان بالای ترانسژن، ظرفیت بالای تجمع پروتئین خارجی، ایجاد پیوند دی سولفیدی در کلروپلاست بواسطه چاپرون ها و تولید واکسن های خوراکی، بیان بسیار بالای نوترکیب، تجمع میزان زیاد پروتئین های خارجی، انباشتگی و تجمع ترانسژن در اپرون ها، دارا بودن سیستم بیان پروکاریوتی و توانایی بیان چندین ژن (پلی سیسترونی) به طور همزمان از یک اپرون، توجه محققان را به خود جلب کرده است. با توجه به عدم انتقال ژن از طریق دانه های گرده در کلروپلاست های ترانسژنیک، می توان گفت تکنولوژی مهندسی پلاستید روشی مساعد، بی خطر و دوستدار محیط زیست است. بیان چندین واکسن و بیان بالای پروتئین های نوترکیب، در ژنوم کلروپلاست مهندسی شده، تکنولوژی ترانس پلاستومیک را روشی موثر و ارزشمند و گیاه حاصل از آن را به عنوان بیورآکتورهای ایده آل با عملکرد بالا و سازگار با محیط زیست مطرح می کند. واکسن های تولیدی از پلاستیدها کم هزینه و به سادگی خالص سازی شده و یا به شکل خوراکی مورد استفاده قرار می گیرند. با این خصوصیات مفید و ارزشمند متاسفانه، ترانسفورم کردن پلاستیدها در تعداد کمی از گیاهان توسعه یافته است و در تک لپه ای ها از جمله غلات که از نظر غذایی فوق العاده با اهمیت هستند هنوز توسعه نیافته است. در پلاستیدهای غیر از کلروپلاست روی بیان ژن تراریخته کار چندانی صورت نگرفته بنابراین، افزایش دامنه گونه های گیاهی برای انجام انتقال ژن به کلروپلاست برای دستیابی به حداکثر پتانسیل آن و همچنین انتقال ژن به پلاستیدهای غیرسبز (آمیلوپلاست ها، کروموپلاست ها و...) علاوه برکلروپللاست ضرورت پیدا می کند. برای تراریزش ژنوم پلاستید با ژن های با ارزش اقتصادی بالا بهتر است از وکتورهایی استفاده شود که قادر به حذف ژن- های انتخابگر قبل از تراریزش هستند. حذف ژن انتخابگر پلاستید، پذیرش عمومی محصولات ترانس- پلاستومیک جدید را تسهیل می کند.

مهندسی ژنوم کلروپلاستی و اهمیت آن در اصلاح گیاهان زراعی و باغی Keywords:

کلروپلاست , مهندسی پلاستید , بیان ژن , انتقال ژن , فتوسنتز