کشت سلول و بافت گیاهی

کشت بافت گیاهی یک علم پایه و بنیادی از شاخه‌ی بیوتکنولوژی است که به درک رشد و نمو گیاهان در سطح سلولی کمک می‌کند. در ادامه می‌خواهیم به بررسی این موضوعات بپردازیم که کشت سلول و بافت گیاهی چیست؟ مراحل انجام کشت سلول و بافت گیاهی به چه صورت است؟

کشت سلول و بافت گیاهی چیست؟

کشت بافت به‌عنوان رشد یا کشت سلول‌ها، بافت‌ها یا اندام‌های موردنظر بر روی یک محیط مصنوعی استریل طراحی‌شده (دما، نور و رطوبت) تعریف می‌شود. تکنیک‌های کشت بافت گیاهی به صنعت تجاری در تولید متابولیت‌ها، طعم‌ها، روغن‌ها، رنگ‌ها و مواد دارویی متنوع گیاهی کمک شایانی می‌کند.

کشت بافت گیاهی ممکن است به‌عنوان کشت در شرایط آزمایشگاهی (در ظروف شیشه‌ای، در آزمایشگاه) یک ریزنمونه (بافت سلولی، اندام یا هر قسمت آزمایشگاهی استفاده می‌شود مانند نوک برگ، دمبرگ و…) برای تولید کل گیاه تعریف می‌شود.

از روش‌های کشت بافت گیاهی برای تولید گیاهان عاری از بیماری، دستکاری ژنتیکی، اصلاح گیاه، تولید محصول درمقیاس زیاد، تکثیر انبوه گیاه مورد نظر و هدف تحقیقات پایه استفاده می‌شود.

این روش کشت بافت که در اوایل 1940 وجود داشت، یک بازار میلیارد دلاری را ایجاد کرد. طراحی محیط کشت بافت گیاهی در مراحل اولیه چالش برانگیز بود؛ زیرا فراهم‌ کردن یک محیط مساعد برای رشد گیاه که مواد مغذی موجود در طبیعت را شبیه‌سازی می‌کند، بسیار مهم است. یک محیط کشت ایده‌آل برای بافت گیاهی باید تمام مواد معدنی، مواد مغذی و ویتامین‌های مورد نیاز را داشته ‌باشد.

منبع نمونه، نوع محیط مناسب برای آن نمونه خاص، دما و بسیاری از عوامل داخلی مانند مواد جامدکننده، PH و مکمل‌ها پارامترهای مهمی برای فرموله‌ کردن یک محیط کشت بافت گیاهی هستند. افزودن تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی مورد نیاز برای رشد مناسب کشت‌های سلول، بافت و اندام موردنظر نقطه عطف مهمی در تکنیک کشت بافت گیاهی است.

در سال 1902، گوتلیب هابرلند (Gottlieb Haberlandt) دیدگاه‌های خود را در مورد کشت بافت گیاهی در آکادمی علوم آلمان با جداسازی سلول‌های برگ فتوسنتزی برای اولین بار مطرح کرد. وی همچنین بیان کرد که جنین‌ها را می‌توان از سلول‌های رویشی به ‌وجود آورد و مفهوم تمام‌ توان (totipotency) را تعریف کرد و به همین دلیل به او پدر کشت بافت گیاهی می‌گویند.

اولین محیط کشت بافت گیاهی شناخته‌شده مورد استفاده برای رشد ریشه به‌ وسیله‌ی وایت (White) در سال 1939 و محیط کشت کالوس (Callus) توسط “Gautheret” ساخته‌ شد. ایده‌ی توسعه این محیط‌ها از محیط جلبک فرموله‌شده به ‌ترتیب توسط محیط ““Uspenski و “Uspenska” و محیط نمک “Knop” گرفته ‌شده‌است.

در سال 1962، موراشیگه (Murashige) و اسکوگ “”Skoog یک محیط کشت بافت گیاهی دیگر را توسعه دادند که امروزه بیشتر مورد قبول است.

سپس در سال 1968، Oluf L. Gamborg”” یک محیط کشت گیاهی دیگر را توسعه داد که به رشد بافت‌های خاص مانند سویا در شرایط کنترل‌شده کمک کرد. این محیط به‌نام محیط “B5” نیز نامیده می‌شود.

مفهوم کشت‌های سوسپانسیون سلولی برای اولین بار توسط ملچرز (Melchers) و انگلمن (Engelmann) گزارش شد که کشت سلول‌های منفرد و تولید مولکول‌های زیستی مهم اقتصادی را برجسته کردند. توسعه‌ی عمده کشت بافت گیاهی و تکنیک‌های بیوتکنولوژیکی مرتبط با آن بین دهه 1940 و 1960 آغاز شد.

محققان برجسته تلاش کردند که رفتار سلول‌هایی را که روی محیط‌های طبیعی مغذی رشد کردند را بررسی کنند؛ این محیط از آب نارگیل، پروتئین هیدرولیزشده و اصلاح یک محیط رشد با افزودن بسیاری‌از ویتامین‌ها و مواد معدنی تشکیل شده ‌بود.

اصول کشت بافت گیاهی

مفهوم اساسی کشت بافت گیاهی، تولید تعداد بیشتری از گیاهان است که از نظر ژنتیکی شبیه به گیاه مادری هستند. برای این منظور «ریزنمونه» (قسمت جداشده‌ی کوچک گیاه) برای کشت بافت استفاده می‌شود تا به یک گیاه کامل تبدیل شود. این روش موثر است زیرا تقریبا اکثر سلول‌های گیاهی همه‌توان (totipotent) هستند (دارای توانایی تولید در کل گیاه) زیرا هر سلول دارای اطلاعات ژنتیکی و ماشین‌های سلولی لازم برای تولید کل ارگانیسم است.

انواع کشت بافت گیاهی

کشت بافت تکنیکی است که در آن بافت‌های سالم از مواد زنده یا موجودات زنده در کشت بافت گیاهی استخراج می‌شوند که بسته به پروتکل می‌تواند برگ‌ها یا سایر قسمت گیاهان باشد. براساس ریزنمونه (ماده اولیه یا بافت گیاهی مورد استفاده برای رشد گیاهان) کشت بافت به انواع زیر طبقه‌بندی می‌شود:

1. کشت بذر

2. کشت جنین

کشت جنین شامل جداسازی و پرورش جنین‌های گیاهی نابالغ یا بالغ برای حمایت از رشد آن‌ها به گیاهان کامل است. این روش به ‌جای عقیم‌سازی جداگانه جنین‌ها شامل عقیم‌سازی اندامی (تخمک، دانه یا میوه) که جنین‌ها از آن‌ها مشتق ‌شده‌اند و استفاده از آن‌ها در فرآیند کشت است.

3. کشت کالوس

کالوس به مجموعه‌ای از سلول‌های تمایزنیافته با توانایی قابل‌توجه در ایجاد بخش‌های مختلف گیاه اشاره دارد. هنگامی ‌که بافت‌های گیاهی مشتق‌شده از هر اندام گیاهی به‌طور مصنوعی در محیط‌های آزمایشگاهی القا می‌شوند، پینه ایجاد می‌کنند که بیشتر اندام‌ها، ریشه‌ها و جوانه‌های گیاهی مختلف را تشکیل می‌دهند.

4. کشت اندام

5. کشت پروتوپلاست (Protoplast)

 پروتوپلاست یک سلول گیاهی بدون دیواره‌ی سلولی است. در این تکنیک دیواره سلولی سلول‌های گیاهی از طریق روش‌های مکانیکی یا آنزیمی از بین می‌رود. پروتوپلاست‌های به‌ دست آمده خالص‌سازی می‌شوند و به‌ دنبال آن، تحت شرایط کنترل‌شده دیواره‌ی سلولی قبل از انتقال به محیط‌های مناسب برای رشد بیشتر یک گیاه کامل بازسازی می‌شود.

6. کشت بساک (Anther)

 کشت بساک تکنیکی در بیوتکنولوژی گیاهی است که در آن دانه‌های گرده یا بساک (یخش‌های زایشی نر گل‌ها) جدا شده و در محیط غنی از مواد مغذی کشت داده می‌شوند. به‌طور معمول در اصطلاح نباتات و مطالعات ژنتیکی برای تولید واریته‌های گیاهی جدید یا مطالعه رفتار سلول‌های گیاهی در یک محیط کنترل‌شده استفاده می‌شود.

7. کشت مریستم

کشت مریستم شامل جداسازی ناحیه مریستمی مانند نوک ساقه از گیاهان و انتقال آن به محیط رشد حاوی مواد مغذی، ویتامین‌ها و هورمون‌های گیاهی است. این تکنیک، تقسیم سلولی و تمایز بافتی را در سلول‌های کشت‌شده ترویج می‌کند. کشت مریستم کاربردهای متنوعی دارد از جمله تولید گیاهان عاری از بیماری، بازسازی گیاهان کامل، تولید گیاهان تراریخته و هاپلوئید، افزایش محصول و ژرم‌پلاسم (germplasm).

8. کشت تخمدان

این تکنیک شامل کشت تخمدان‌های بارور یا بارورنشده گونه‌های گیاهی در یک محیط مناسب برای تسهیل رشد آن‌ها به گیاهان کامل است. این روش که به‎‌عنوان ژنوژنز (gynogenesis) نیز شناخته می‌شود، در درجه اول برای غلبه ‌بر موانع قبل و بعد از لقاح استفاده می‌شود. علاوه‌براین از آن برای دستیابی به هیبریدهای بین گونه‌ای استفاده شده‌است.

قسمت‌هایی از گیاه که برای کشت مورد استفاده قرار می‌گیرد، به‌عنوان ریزنمونه (explants) شناخته می‌شود. ریزنمونه‌ها در شرایط آزمایشگاهی بر روی یک محیط غذایی که نیازهای غذایی آن را برآورده می‌کند، کشت می‌شوند.

محیط غذایی باید موارد زیر را تامین کند:

1. مواد مغذی درشت (Macronutrients)

شامل عناصری مانند نیتروژن (N)، فسفر (P)، پتاسیم (K)، کلسیم (Ca) و گوگرد (S) است که برای رشد مناسب و مورفوژنز (morphogenesis) لازم است.

2. ریزمغذی‌ها (Micronutrients)

عناصری مانند آهن (Fe)، منگنز (Mn)، روی (Zn) و… که برای رشد بافت‌ها نیز بسیار مهم هستند.

3. کربن یا منبع انرژی

یکی از مهم‌ترین مواد تشکیل‌دهنده مواد مغذی است. ساکارز پر مصرف‌ترین منبع کربن در میان سایر کربوهیدرات‌هایی است که برای تامین H، C و O استفاده می‌شود.

4. ویتامین‌ها، اسیدهای آمینه و سایر نمک‌های معدنی

همچنین محیط کشت به‌عنوان محیطی برای تامین فیتوهورمون‌ها یا تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی برای مسائلی که موجب مورفوژنز آن‌ها می‌شود، بر حسب نیاز عمل می‌کند. بافت‌های ریزنمونه ابتدا ویژگی‌ خود را از دست می‌دهند و یک توده قهوه‌ای سفت به‌نام کالوس (callus) تشکیل می‌دهند. سپس کالوس جدا می‌شود تا یک اندام گیاهی یا یک گیاه کاملا جدید بسته به مقدار و ترکیب فیتوهورمون‌های عرضه‌شده ایجاد شود. کل فرآیند مستلزم شرایط ضد‌عفونی‌شده‌ی (aseptic) سخت است و این شرایط باید به‌صورت مداوم حفظ شود زیرا یک آلودگی می‌تواند کل دسته‌ی گیاهان را از بین ببرد.

مراحل کشت بافت گیاهی

• بافت گیاهی تحت شرایط آسپتیک با استفاده از فیلتر هوای “HEPA” از یک کابین جریان آرام آماده می‌شود.
• بافت در ظروف استریل مانند ظروف پتری (Petri)یا فلاسک‌ها در یک اتاق رشد کنترل‌شده از نظر درجه حرارت و شدت نور رشد می‌کند.
• از آنجاکه مواد گیاهی زنده در محیط به‌طور طبیعی به میکروارگانیسم‌های روی سطوح (و گاهی‌اوقات فضای داخلی) آلوده می‌شوند، سطوح آن‌ها در محلول‌های شیمیایی (معمولا الکل و هیپوکلریت سدیم یا کلسیم) قبل از جمع‌آوری نمونه‌های مناسب (ریزنمونه) استریل می‌شوند.
• سپس ریزنمونه‌های استریل اغلب بر روی یک محیط کشت جامد استریل قرار می‌گیرند، اما گاهی‌اوقات در یک محیط مایع استریل قرار می‌گیرند، به‌ویژه زمانی‌که کشت سوسپانسیون سلولی مورد نیاز است.
• محیط‌های جامد و مایع به‌طور کلی از نمک‌های معدنی با مقدار کمی مواد معدنی آلی، ویتامین‌ها و هورمون‌های گیاهی تشکیل شده‌اند. محیط جامد از ترکیب محیط مایع با یک عامل ژل‌کننده، به‌طور معمول آگار خالص ایجاد می‌شود.
• ترکیب محیط به‌ویژه هورمون‌های گیاهی و تامین نیتروژن (نیترات در مقابل نمک‌های آمونیوم یا اسیدهای آمینه) تاثیر قابل‌توجهی بر شکل بافت‌هایی داردکه از ریزنمونه اصلی رشد می‌کنند.
• به‌عنوان مثال، مقدار بیش‌از حد اکسین (auxin) ممکن است اغلب منجر به تکثیر ریشه شود، اما سیتوکینین بیش‌از حد ممکن است منجر به تولید ساقه شود.
• تعادل اکسین یا سیتوکینین اغلب منجر به تکثیر بدون ساختار سلول‌ها یا کالوس (callus) می‌شود، اما شکل رشد بسته به گونه گیاهی و ترکیب محیط متفاوت خواهد بود.
• همان‌طور که شاخه‌ها از کشت بیرون می‌آیند، می‌توان آن‌ها برش داد و با اکسین ریشه زد تا گیاهچه تولید شود، سپس می‌تواند به گلدان منتقل شود و به‌عنوان گیاه معمولی در گلخانه رشد کند.

کاربردهای کشت سلول و بافت گیاهی

روش‌های کشت بافت گیاهی برای تکثیر گیاهان در مقیاس بزرگ به‌طور فزاینده‌ای محبوب شده‌است. گذشته از کاربرد آن در مقیاس تحقیقاتی، تکنیک‌های کشت بافت گیاهی به‌تازگی اهمیت صنعتی قابل‌توجهی در زمینه‌های تکثیر گیاه، حذف بیماری، تقویت گیاه و تولید متابولیت‌های ثانویه پیدا کرده‌اند.

ریزنمونه‌ها تکه‌های کوچکی از بافت هستند که می‌توان از آن‌ها برای تولید صدها هزار گیاه در یک فرآیند مداوم استفاده کرد. تحت شرایط تنظیم‌شده، بدون توجه به فصل یا آب و هوا می‌توان یک ریزنمونه را به هزاران گیاه در زمان و منطقه به‌نسبت کوتاهی تکثیر کرد.

کاربردهای کشت بافت گیاهی شامل:

1. تکثیر کلونال و ریزازدیاد (micropropagation)

جمعیت گیاهی حاصل از یک گیاه اهدا‌کننده را کلون و تکثیر نسخه‌های ژنتیکی یکسان آن را تکثیر کلونال می‌نامند که ممکن است ابزار مفیدی برای به‌دست‌آوردن جمعیت زیادی از گونه‌های گیاهی دارای صفات مطلوب باشد. تکثیر ریزازدیاد از طریق تکثیر نوک ساقه یا جوانه‌های زیربغل کشت‌شده در شرایط آزمایشگاهی حاصل می‌شود.

2. انرژی زیست‌توده (Biomass)

در سال‌های اخیر علاقه به تجاری‌سازی تکثیر در شرایط آزمایشگاهی درختان جنگلی انگیخته‌شده‌است. ریزازدیاد با موفقیت در بسیاری از درختان مهم اقتصادی مانند  “Butea monospermous” و… انجام شده‌است. همه‌ی این گونه‌های گیاهی در جنگل‌داری برای تولید انرژی زیست‌توده مفید هستند.

3. متابولیت‌های ثانویه

تولید بسیاری از ترکیبات مفید مانند آلکالوئیدها (alkaloids)، استروئیدها (Steroids)، ترکیبات گلیکوزیدی و بسیاری از اسانس‌های دیگر (یاسمن)، طعم‌دهنده‌ها و رنگ‌دهنده‌ها (زعفران) توسط کشت سلول‌های گیاهی قابل ‌انجام است.

4. تنوع ژنتیکی

تنوع ایجادشده توسط چرخه‌ی کشت بافت توسط لارکین (Larkin) و اسکوکرافت (Scowcroft) به‌عنوان تنوع سوماکلونال (somaclonal) نامیده‌شده‌است. این تنوع ژنتیکی به‌دلیل سلول‌های دارای سطوح مختلف پلوئیدی (ploidy) و ساختار ژنتیکی ریزنمونه اولیه است یا ممکن است به‌دلیل شرایط محیط کشت مختلف ایجاد شود.

5. جنین‌زایی سوماتیک و بذر مصنوعی

جنین‌زایی مستقیم یا غیرمستقیم سوماتیک ممکن است از سلول‌های پیش‌جنینی ریزنمونه مستقیم یا جنین‌هایی که در بافت کالوس از سلول‌های جنین‌زا القایی ایجاد شوند، حاصل شود. کاربرد بالقوه‌ی این تکنیک تولید انبوه جنین‌های ناخواسته است که درنهایت به گیاهچه‌ی کامل در محیط بالغ تبدیل می‌شوند.

6. شکستن خواب

با استفاده از روش کشت جنین می‌توان دوره‌ی خواب بذر را کاهش یا حذف کرد و چرخه‌ی پرورش را در بسیاری از گیاهان کوتاه کرد.

7. گیاهان هاپلوئید

گیاهان هاپلوئید را می‌توان از طریق کشت بساک یا گرده یا از طریق تخمدان یا کشت تخمک به‌دست آورد.

8. هیبریدهای سوماتیکی

هیبریداسیون سوماتیک به‌معنای هیبریداسیون غرجنسی با استفاده از پروتوپلاست‌های سوماتیک ایزوله است.

9. گیاهان تراریخته

گیاهان اصلاح‌شده‌ی ژنتیکی که در آن‌ها یک ژن خارجی کاربردی به‌روش بیوتکنولوژیک گنجانده شده‌است که گیاهان تراریخته نامیده می‌شوند.

10. حفظ جوانه

بسیاری از گونه‌های مهم زراعی، بذرهای مقاوم با انحطاط اولیه جنین تولید می‌کنند. همچنین، بسیاری از گیاهان دربرابر حشرات، عوامل بیماری‌زا و مخاطرات مختلف آب و هوایی آسیب‌پذیر هستند. نگه‌داری از این گیاهان بسیار دشوار است به‌طور کلی گونه‌های گیاهی در خطر انقراض، کمیاب و در معرض خطر انقراض لازم است با روش خارج از محل حفاظت ژرم‌پلاسم (germplasm) حفظ شوند. برای این منظور می‌توان از کشت بافت گیاهی استفاده کرد. مجموعه ذخیره‌سازی ژرم‌پلاسم یک جایگزین مقرون به‌صرفه برای رشد گیاهان در شرایط مزرعه، نهالستان‌ها یا گلخانه‌ها است.

کشت بافت برای ایجاد هزاران گیاه از نظر ژنتیکی یکسان از یک گیاه تک ‌والدی به‌نام سوماکلون (somaclones) استفاده می‌شود و این فرآیند به‌عنوان ریزازدیاد (micropropagation) شناخته می‌شود. این روش نسبت به روش‌های دیگر دارای مزیت است؛ زیرا می‌توان از آن برای توسعه گیاهان عاری ‌از بیماری با کمک مریستم (راسی و کناری) به‌عنوان ریزنمونه استفاده کرد.

از آنجا که این روش هزاران گیاهچه جدید تولید می‌کند، به‌طور گسترده برای تولید گیاهان مهم تجاری از جمله گیاهان غذایی مانند گوجه‌ فرنگی، موز، سیب و… استفاده شده‌است. بارزترین نمونه‌ی ریزازدیادی در پرورش ارکیده مشاهده شد؛ زیرا به ‌دلیل در دسترس‌ بودن میلیون‌ها گیاهچه با استفاده از روش‌های کشت بافت به‌طور تصاعدی افزایش یافت.

اگرچه استفاده از سلول‌های گیاهی برای سنتز انواع مولکول‌های مفید با وزن مولکولی کم به‌طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته‌ است، تنها دو متابولیت ثانویه یعنی شیکنین (shikonin) و پاکلیتاکسل (paclitaxel) یا تاکسول (Taxol) تاکنون در مقیاس تجاری تولید شده‌اند. بخشی از دلیل این امر دشواری در دستیابی به ‌بازده حتی متوسط اکثر ترکیبات هدف است.

چرا از سیستم‌های کشت سلولی گیاهی استفاده می‌شود؟

با وجود اینکه علاقه قابل‌توجهی به توسعه‌ی گیاهان کامل برای تولید پروتئین‌های نوترکیب وجود داشته ‌است، مزایای تولید در مقیاس کشاورزی (هزینه تجهیزات سرمایه پایین و مقیاس‌پذیری) را می‌توان با زمان توسعه طولانی، تغییرات در عملکرد و کیفیت محصول و دشواری در به‌ کارگیری شیوه‌ی تولید خوب در مراحل اولیه‌ی تولید جبران کرد. در گیاهان کامل احتمال آلودگی به مواد شیمیایی کشاورزی و کودها و همچنین تاثیر آفات و بیماری‌ها و شرایط متفاوت کشت به‌ دلیل تفاوت‌های محلی در کیفیت خاک و ریز اقلیم باید در نظر گرفته ‌شود.

کشت سلول‌های گیاهی به‌عنوان یک سیستم بیانی برای پروتئین‌های نوترکیب ضمن حفظ مزایا، از این مشکلات جلوگیری می‌کند. مانند میکروب‌ها، رشد و نگهداری سلول‌های گیاهی ارزان است اما چون یوکاریوت‌های بالاتری هستند، می‌توانند بسیاری از تغییرات پس از ترجمه را که در سلول‌های انسانی رخ می‌دهند، انجام دهند. سلول‌های گیاهی به‌طور ذاتی ایمن هستند؛ زیرا نه پاتوژن‌های انسانی را در خود جای می‌دهند و نه اندوتوکسین تولید می‌کنند.

سلول‌های گیاهی مانند میکروب‌ها در محیط‌های ساده و مصنوعی نگهداری می‌شوند اما مانند سلول‌های حیوانی می‌توانند پروتئین‌های مولتی‌مری (multimeric) پیچیده و گلیکوپروتئین‌هایی مانند ایمونوگلوبین‌ها و اینترلوکین (interleukin) را سنتز کنند. گلیکوپروتئین‌های نوترکیب انسانی سنتزشده در گیاهان در مقایسه با پروتئین‌های مشابه تولیدشده در باکتری‌های مخمر و قارچ‌های رشته‌ای شباهت بسیار بیشتری به همتایان خود از نظر ساختار “n” گلیکان نشان می‌دهند.

برخلاف گیاهان کشت‌شده در مزرعه، عملکرد سلول‌های گیاهی کشت‌شده، مستقل از آب و هوا، کیفیت خاک، فصل و طول روز است. خطر آلودگی با سموم قارچی، علف‌کش‌ها یا آفت‌کش‌ها وجود ندارد و محصولات جانبی کمتری وجود دارد (الیاف، روغن‌ها، موم‌ها، فنولیک‌ها و عوامل ناخواسته). شاید مهم‌ترین مزیت سلول‌های گیاهی نسبت به گیاهان کامل، زیاد بودن آن باشد. این روشی ساده‌تر برای جداسازی و خالص‌سازی محصول به‌ویژه زمانی‌ که محصول در محیط کشت ترشح می‌شود، است.

اصول کشت سلول گیاهی

چندین روش می‌تواند برای کشت آزمایشگاهی سلول‌های گیاهی استفاده شود از جمله استخراج ریشه‌های موئی (hairy roots)، سلول‌های بی‌حرکت‌شده با تراتوم (teratomas) ساقه‌ای و کشت‌های سلولی معلق.

سلول‌های سوسپانسون گیاهی با هم ‌زدن بافت پینه‌ شکننده در فلاسک‌های تکان‌دهنده (شیکر) یا تخمیرها برای تشکیل سلول‌های منفرد و دانه‌های کوچک آماده می‌شوند. کالوس بافت تمایزنیافته‌ای است که از کشت ریزنمونه‌ها روی محیط جامد حاوی مخلوط مناسب از هورمون‌های گیاهی برای حفظ حالت تمایزنیافته به ‌دست می‌آید. سلول‌ها در محیط کشت مایع حاوی هورمون‌های مشابه رشد می‌کنند تا سرعت رشد را افزایش دهند و از تمایز جلوگیری کنند.

مزایای کشت بافت گیاهی

• گیاهچه‌های جدید را می‌توان در مدت زمان کوتاهی پرورش داد.
• فقط مقدار کمی از بافت اولیه گیاهی مورد نیاز است.
• گیاهچه‌ها و گیاهان جدید به احتمال زیاد عاری از ویروس‌ها و بیماری‌ها هستند.
• این فرآیند به فصل‌ها بستگی ندارد و می‌تواند در تمام طول سال انجام شود.
• برای انجام این فرایند به فضای به‌نسبت کوچکی نیاز دارید.
• در مقیاس بزرگ‌تر، فرآیند کشت بافت به عرضه زیرگونه‌ها و تنوع جدید به بازار مصرف کمک می‌کند.
• افرادی که به‌دنبال پرورش گیاهان چالش برانگیز مانند نژادهای خاص ارکیده هستند، در فرآیند کشت بافت نسبت به خاک سنتی به موفقیت بیشتری دست پیدا می‌کنند.

معایب کشت بافت گیاهی

• کشت بافت پر هزینه‌ است و به پرسنل بیشتری برای انجام کشت بافت نیاز داریم.
• این احتمال وجود دارد که گیاهان تکثیرشده در شرایط بیرونی به‌ دلیل نوع محیطی که در آن رشد می‌کنند در برابر بیماری‌ها مقاومت کمتری داشته ‌باشند.
• ضروری است که قبل از کشت مواد غربال شوند. برنداشتن هرگونه ناهنجاری می‌تواند منجر به آلوده ‌شدن گیاهان جدید شود.
• درحالی‌که با رعایت روش‌های صحیح میزان موفقیت بالاست اما موفقیت با کشت بافت تضمینی نیست. به همین دلیل است که پروتکل‌های دقیقی برای رشد گیاهان در محیط کشت بافت ضروری است. زمانی ‌که سعی کنید یک پروتکل کاری ایجاد کنید، می‌تواند زحمت زیادی را بطلبد.
• آلودگی موضوع اصلی در محیط کشت بافت است. گیاهان می‌توانند توسط باکتری‌ها، قارچ‌ها و ویروس‌ها آلوده شوند. به همین دلیل است که در حین انجام کشت بافت در آزمایشگاه باید تمام اقدامات را انجام داد و از کیت “PPE” (Personal protective equipment) استفاده کرد.
• کشت بافت یک تکنیک پیشرفته است و نیاز به دانش و تمرین پیشرفته برای هر کسی دارد تا بتواند در این زمینه شروع کند.

همان‌طور که می‌بینید، به ‌نظر می‌رسد مزایا بیشتر از معایب است. به‌طور حتم ممکن است مجبور شوید کمی پول بیشتری خرج کنید تا کشت بافت خود را انجام دهید اما پاداش آن بیشتر از هزینه‌ی اولیه است.

منابع:

  https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/plant-tissue-culture

https://byjus.com/biology/plant-tissue-culture/

https://www.nature.com/articles/nbt1027

https://www.plantcelltechnology.com/blogadvantages-and-disadvantages-of-plant-tissue-culture/

https://www.globalscienceresearchjournals.org/articles/basic-principles-of-plant-tissue-culture-and-its-applications-91227.html

http://www.lscollege.ac.in/sites/default/files/Plant%20Tissue%20culture.pdf

نویسنده: ریحانه ارفعی

ویراستار: حدیث پرهیزگاری