۲-۱۴-۲-جهشزاهای فیزیکی

موتاژنهای فیزیکی را اشعهها تشکیل میدهند. اصلاحگران غالبا از اشعه x، اشعه γ (گاما)، اشعه α (آلفا)، اشعه β (بتا)، اشعه ماورایبنفش و اشعه نوترون به عنوان موتاژن استفاده میکنند [۱۱۶]. تاریخچه استفاده از اشعهها مربوط به سال ۱۹۲۷ و کشف اشعه x می شود که اولین بار دانشمندی به نام مولر از این اشعه بر روی مگس سرکه استفاده نمود و جهشهایی را ایجاد کرد [۹۳]. تمامی اشعههای ذکر شده به جز اشعه ماورایبنفش، یونیزه کننده هستند و موجب ایجاد تغییرات وسیع در موجود میشوند. اشعه UV قدرت نفوذ کمتری داشته و به طور معمول کاربرد کمتری دارد. از این اشعه جهت ایجاد جهش در دانه گرده استفاده میشود. برای ایجاد جهش در ارگانهای داخلی از اشعههای قویتر استفاده میشود [۱۰۱]. اشعه گاما یک پرتو الکترومغناطیسی با طول موج بسیار کوتاه و انرژی بالاست. توانایی نفوذ این اشعه بسیار بیشتر از اشعه بتا و آلفاست. اشعه گاما هنگام عبور از مواد با اتمهای آنها برخورد میکند و باعث جدا شدن الکترونها از اتمها و تولید یون میشود [۹۶]. در میان عوامل جهشزا، پرتوهای یونیزه کننده مثل اشعهگاما در ایجاد تنوع ژنتیکی در گیاهان موفق بودهاند [۷۳]. برای ایجاد جهش در گیاه کامل، بذرها، مریستم و دانه گرده میتوان از اشعه گاما استفاده کرد [۱۰۰].

۲-۱۴-۳- نسلهای جهش

نسلهای حاصل از دورگگیری با F1، F2، ….و Fn نشان داده میشوند. جهت تمایز بین نسلهای حاصل از جهش با نسلهای حاصل از دورگگیری، نسل های جهش را با M1، M2، M3، …وMn نشان داده میشود. نسل M1 گیاهان حاصل از بذور تیمار شده با موتاژن است [۵].

۲-۱۴-۴-موارد استفاده از بهنژادی جهشی

بهنژادی جهشی روشی است که طی آن از طریق جهش و ایجاد تنوع جدید در جمعیت، اقدام به اصلاح جمعیتها و تولید ارقام جدید مینمایند. در بهنژادی جهشی، اغلب ناهنجاریها در نسل اول موتاسیون یا M1 رخ میدهد. در این نسل درصد بالایی از گیاهان عقیم میباشند و در نتیجه به علت عقیم بودن گل و باز بودن بیش از اندازه گل، درصد بالایی از دگرگشنی ممکن است رخ دهد [۶]. بیشترین نتیجهگیری در بهنژادی جهشی حالتی است که بهترین شرایط برای نسل اول موتاسیون ایجاد گردد تا میزان بذر کافی برای نسل دوم موتاسیون (M2) وجود داشته باشد. چون اغلب موتاسیونها، نهفته هستند و در نسل دوم بروز مییابند [۵]. بذوری که تحت پرتوتابی یا تحت تاثیر مواد شیمیایی موتاژن قرار میگیرند، بهمنظور ارزیابیهای دقیق باید در ردیفهای کوچک و با فاصله از یکدیگر کشت شوند. گیاهانی را که از بذور پرتوتابی شده حاصل می شوند گیاهان M و زاده های حاصل از آن ها را گیاهان M2 گویند. هنگامی که از جهشزاها برای بهنژادی جهشی استفاده میگردد، باید توجه داشت جهش حاصل غالب بوده است یا مغلوب، زیرا زمان بررسی این دو نوع جهش با هم متفاوت است. اگر جهش غالب باشد در همان نسل M1 گیاهان با صفت جهش یافته مشاهده میشوند و این گیاهان چون هم میتوانند به فرم خالص و هم میتوانند به فرم ناخالص وجود داشته باشند، بنابراین فرم های جهش یافته ناخالص در نسل M2 تفرق پیدا میکنند، در حالیکه اگر جهش مغلوب باشد تنها در نسل M2 به بعد مشاهده میشود و در نسل M1 به صورت مخفی باقی میماند. ضمن اینکه جهشهای مغلوب به فرم هموزیگوت هستند و بنابراین در نسل M2 تفرق نشان نمیدهند [۶]. بطور کلی بهنژادی با جهش دارای کاربردهای عمده زیر میباشد [۵].
۱-)گسترش پایه ژنتیکی از طریق افزایش تنوع ژنتیکی از طریق ایجاد آللهای جدید با جهش
۲-) شناسایی و گزینش لاین موتانت حاوی صفت مورد نظر
۳-) ایجاد ارقام جدید با بهره گرفتن از لاینهای موتانت به عنوان والد در انجام تلاقیها
۴-) انتقال ژن یا قطعهای از کروموزومهای بیگانه به رقم مورد نظر در تلاقیهای بینگونهای و بین جنسی از طریق ایجاد شکستگیهای کروموزومی با جهش
۵-) شکستن پیوستگی یا لینکاژ بین ژنهای پیوسته و افزایش فراوانی نوترکیبی جهت استفاده از ژنهای مورد نظر
۶-) حل مشکل خودناسازگاری و ایجاد پایه های نر عقیم و بازگرداننده باروری جهت تولید بذر هیبرید با ایجاد جهش در ژنهای مربوطه
۷-) کاهش طول دوره اصلاحی بویژه در گیاهان با تکثیر غیرجنسی
۸-) جهشزایی در کشت سلول و بافت به منظور بهره برداری از تنوع سوماکلونی و گامتوکلونی
۹-) اصلاح صفات کمی و کیفی نظیر عملکرد، مقاومت به آفات و امراض، کاهش ارتفاع و بهبود پروتئین
در کلزا استفاده از جهش در کنار اصلاح کلاسیک، جهت ایجاد تنوع ژنتیکی مورد نیاز در صفات کمی و کیفی و اصلاح صفات وابسته به عملکرد و ارتقای سطح کیفی روغن توسط اصلاحگران در دهه های اخیر چشمگیر بوده و منجر به ایجاد انواع جدید ارقام روغنی با بهبود کمی و کیفی و افزایش عملکرد گردیده است. از مهمترین روش های به کار برده شده برای ایجاد تنوع ژنتیکی، جهشزایی از طریق پرتو گاما میباشد [۳۱، ۳۸، ۷۳]. اصلاحگران از جهش زایی به طور موفقیتآمیزی در کلزا جهت تغییر در ساختار ژنتیکی و صفاتی مانند ارتفاع، تعداد غلاف درگیاه، تعداد بذر در هر غلاف، وزن هزار دانه، محتوی روغن و مقاومت به بیماریها استفاده نموده و جهش یافته هایی با صفات اقتصادی مطلوب ایجاد کرده اند [۱۵۱، ۱۶۱].
عکس مرتبط با اقتصاد

۲-۱۵- اهداف اصلاحی کلزا

هدف اصلی پروژه‌های بهنژادی مانند سایر گیاهان زراعی افزایش عملکرد و بهبود کیفیت دانه می‌باشد. به طور کلی اهداف اصلاحی کلزا را می‌توان در زمینه های اصلاح برای بهبود کیفیت دانه، روغن، افزایش عملکرد، مقاومت‌ها، اصلاح کیفیت کنجاله و اصلاح خصوصیات زراعی مطلوب بررسی کرد [۶۳].

۲-۱۵-۱- کیفیت دانه

تلاشهایی در جهت انتقال ژنهای کد کننده اسیدهای آمینه ضروری مانند لیزین و متیونین نیز انجام شده است تا کنجاله گیاه کلزا بتواند با پروتئین‌های حیوانی و فرآورده‌های لبنی رقابت کند [۱۱۳].

۲-۱۵ -۲-اصلاح برای بهبود کیفیت روغن

روغن دانه در خانواده Brassicaceae به طور کلی دارای مقادیر بالایی از اسید اروسیک می‌باشد. این صفت در B. rapa با یک مکان ژنی و در گونه‌های B. napus و B. juncea توسط دو مکان ژنی کنترل می‌شود [۶۷]. روغن دانه در جنس براسیکا که دارای مقادیر کم اسیداروسیک هستند، روغن بسیار مطلوبی جهت مصرف در سالاد می‌باشد که کیفیت آن با روغن زیتون قابل مقایسه است. امروزه اصلاح کیفیت روغن دانه در جنس براسیکا در جهت مصارف صنعتی نیز مورد توجه است. متخصصان بیوتکنولوژی به دنبال انتقال ژنهایی هستند که باعث افزایش اسید اروسیک، اسید لوریک (جهت مصرف در صنایع تولید مواد پاککننده و مرطوبکننده)، اسید اریسینولئیک (مصرف در فرآورده‌های آرایشی و دارویی برای پلیمرها و مواد روانکننده)، پتروسلنیک اسید (کاربرد در مواد پاککننده و پلیمرها) و اسیدهای پرباپوکسی (کاربرد در ساخت رزین‌ها، استرها و رنگهای نقاشی) می‌شود و در این راه به موفقیتهای چشمگیری دست یافته‌اند [۹۲، ۹۵]. ترکیب روغن کلزا با نسبت امگا ۶ به امگا ۳ برابر ۱:۲ در حال حاضر به عنوان ترکیب مناسب برای تغذیه در نظر گرفته می‌شود [۱۵۰]. روغن کلزا برای سالاد مناسب است اما ارزش تغذیه‌ای آن میتواند با افزایش محتوی اسید لینولئیک تا ۲۶ % بهبود یابد [۱۰]. کاهش اسیدهای چرب اشباع نیز به بهبود کیفیت تغذیه‌ای روغن کلزا کمک مینماید.

۲-۱۵-۳-اصلاح برای کیفیت کنجاله دانه

وجود گلوگوزینولات‌ها در کنجاله دانه‌های جنس براسیکا، کیفیت تغذیه‌ای کنجاله را کاهش می‌دهد. کرالینگ و همکاران [۱۱۴] با دستکاری ژنهایی که آنزیم کربوکسیلاز تریپتوفان را کنترل می‌کند، موفق به کاهش سطوح گلوکوزینولاتهای ایندولی کنجاله کلزا به میزان ۹۷ % شدند. ژنوتیپ گیاه پایه مادری مقدار گلوکوزینولات دانه را تعیین میکند و این صفت بوسیله چندین ژن کنترل می‌شود [۱۹]. امروزه از جهش و روش های انتقال ژن و کشت بافت جهت بهبود کیفیت کنجاله کلزا و کاهش میزان گلوکوزینولات‌ها استفاده می شود [۸۵].

۲-۱۵-۴- بهبود عملکرد

برای بررسی عملکرد دانه، لازم است که ساختار عملکرد و مؤلفه‌های اولیه و ثانویه که عملکرد دانه را تعیین میکنند شناخته شود. توزیع یکنواخت بوته‌ها در واحد سطح پیش نیاز پایداری عملکرد است. تعداد غلاف در بوته عامل تعیین کننده در عملکرد دانه گیاه کلزا است که بیشتر با قابلیت زنده ماندن شاخه ها، جوانه‌ها، گل‌ها و غلاف‌های جوان در مقایسه با تعداد بالقوه گلها و غلافها تعیین می‌شود. تعداد دانه در غلاف با طول غلاف همبستگی دارد، بنابراین طول غلاف می‌تواند برای انتخاب غیرمستقیم در اصلاح برای بهبود عملکرد کلزا استفاده شود [۸۳].
بهنژادگران با انتخاب مستقیم و یا غیرمستقیم عملکرد دانه را بهبود میبخشند [۵]. در ارزیابی لاین‌ها و ارقام، عملکرد دانه به عنوان صفت اصلی مورد ارزیابی قرار می‌گیرد، ضمن اینکه جهت ایجاد ارقام پرمحصول می‌توان صفات نامطلوب گیاه از جمله حساسیت به بیماری‌ها، ورس، طول دوره رویش و غیره را رفع نمود [۸۶]. جهت بهبود عملکرد دانه کلزا مانند سایر گیاهان باید نسبت به بهبود اجزای عملکرد مبادرت ورزید.

۲-۱۵-۵-اصلاح برای مقاومت به بیماریها و آفات

اصلاحگران همواره به دنبال دستیابی به منابع مقاومت در برابر بیماریها، آفات، خشکی، شوری، سرما و غیره بوده‌اند و امروزه با گسترش استفاده از ارقام کانولا (دوصفر) به نظر می‌رسد آسیبپذیری ارقام، مخصوصاً به بیماریها نیز بیشتر شده است. به عنوان مثال بیماری پوسیدگی اسکلروتینایی در اغلب مناطق ایران مشکل آفرین شده است [۸۶]. انتقال ژنها از گونه‌های دیگر امیدهایی را برای اصلاح ارقام مقاوم به این بیماری پدید آورده است. جهت مقابله با بیماری شانکر ساقه که از مهمترین بیماری‌های کلزا است، منابع مقاومت به واریتههای تجاری انتقال یافته است [۸۹]. ژن‌های مقاومت از گونه B. juncea منتقل گردیده است که امید میرود گیاه را در مقابل این بیماری مصون نماید [۷۶]. در مورد مقاومت به حشرات تنها نقطه امید، انتقال ژن‌هایی است که باعث تولید مواد دافع حشرات می‌شود [۸۲].

۲-۱۵-۶- اصلاح صفات زراعی

برنامه‌های بهنژادی فراوانی در جهت بهبود خصوصیات زراعی در کلزا در حال انجام است [۶۱]. صفات زراعی مطلوب در برنامه‌های اصلاحی کلزا عبارتند از رشد اولیه سریع، زودرسی، ساقه کوتاه و ضخیم،گلهای بدون گلبرگ، بهبود ریزش دانه‌ها، طویل شدن غلاف‌ها و عمودی قرار گرفتن آنها، و افزایش تعداد غلاف در ساقه اصلی [۱۵۴]. فقدان گلبرگ در کلزا باعث دوام برگها و در نتیجه رشد ریشه و جذب آب از اعماق می‌شود [۲۸]. از طرفی وجود گلبرگ‌ها و ریزش آنها به روی برگها، محیط مناسبی را برای رشد قارچ‌ها تأمین میکند. عدم وجود گلبرگ همچنین کارایی جذب نور را در خانواده Brassicaceae افزایش می‌دهد [۳۰]. کاهش ارتفاع بوته چون با افزایش شاخص برداشت و عدم خوابیدگی همراه است، از نظر بهنژادی دارای اهمیت است.
ریزش دانه، یکی از مشکلات عمده در گونه B. napus می‌باشد. دو گونه B. junceaو B. rapa ریزش دانه کمتری نسبت به B. napus دارند. خوشبختانه در گونه B. napus منابع ژنی خوبی برای مقاومت به ریزش یافت شده است.[۱۶۹].
روش‌های انتخاب لاین خالص، روش شجره‌ای و تلاقی برگشتی مخصوصا جهت انتقال صفت مقاومت به بیماری‌ از گونه‌های مقاوم به گونه‌های حساس تجاری و انتخاب دوره‌ای از دیرباز برای اصلاح کلزا استفاده شده‌اند [۱۴۹]. اصلاح با روش دابلهاپلوئید از طریق کشت بساک و کشت میکروسپور نیز در کلزا اجرا شده است [۱۰۸، ۱۳۸، ۱۵۲، ۱۷۰]. با توجه به وجود دگرگشنی در کلزا تهیه هیبرید و استفاده از قابلیت هتروزیس نیز یکی از روش‌های مناسب و مفید در اصلاح کلزا می‌باشد. در کشورهای چین، استرالیا و کانادا به طور وسیعی ارقام هیبرید کشت میشوند [۸۲، ۱۷۲]. مهندسی ژنتیک نیز در زمینه تولید ارقام تراریخت کمک بسیار شایانی در جهت تولید ارقام تجاری جدید نموده است [۱۳۲، ۱۶۶]. با بهره گرفتن از موتاژنهای شیمیایی و فیزیکی تنوع قابل ملاحظه‌ای را در جوامع گیاهی کلزا ایجاد کرده‌اند. با بهره گرفتن از کشت بافت و جهشزایی به کمک مواد شیمیایی توانسته‌اند در ترکیب اسید چرب روغن دانه کلزا تغییر ایجاد کنند [۱۶۷]. تلفیق روش‌های اصلاحی نوین با روش های اصلاحی کلاسیک آینده درخشانی را برای اصلاح کلزا رقم خواهد زد.

۲-۱۶- تجزیه تحلیل‌های چند متغیره