به دلیل استفاده بی‌رویه و محدود بودن رویشگاه‌های طبیعی گیاهان دارویی، توسعه روش‌های اصلاحی سنتی نیاز به برنامه ریزی دقیق دارد. زنیان (Trachyspermum ammi (L.) Sprague)، گیاهی علفی از تیره چتریان است که در صنایع دارویی و غذایی کاربرد گسترده‌ای دارد. بیشتر دارو‌های گیاهی بدون اثرات جانبی هستند و به همین دلیل نیز علاقه به محصولات گیاهی به طور وسیعی افزایش یافته است. آقای دکتر نیازیان و همکاران شان در مقاله حاضر به بررسی شرایط انتقال ژن جهت تراریختی گیاه زنیان پرداخته اند.
۱- ضمن عرض سلام و احترام، لطفاً خودتان را معرفی کنید و مختصری از زمینه‌های فعالیت، سوابق پژوهشی و مرتبه علمی خودتان بفرمایید.
با سلام. اینجانب محسن نیازیان دارای مدرک دکترای تخصصی اصلاح نباتات و فارغ التحصیل سال ۱۳۹۶ از دانشگاه تهران هستم. بنده پس از کسب مدرک کارشناسی در رشته زراعت و اصلاح نباتات از دانشگاه زابل، به دلیل علاقه به ژنتیک، تحصیلات ارشد خود را در رشته اصلاح نباتات ادامه دادم و در سال ۱۳۸۷ مشغول به تحصیل در دانشگاه تهران شدم. در دوره ارشد، در زمینه اصلاح نباتات–ژنتیک بیومتری فعالیت داشتم و زمینه تحقیقاتی بنده تجزیه تلاقی دای آلل در گیاه چغندرقند بود. در همین دوره به یاری استاد راهنمای خود، مرحوم دکتر رضا امیری، تجزیه‌های آماری بسیاری را آموختم. در دوره دکتری به خاطر علاقه، فعالیت‌های پژوهشی خود را در بخش بیوتکنولوژی و انتقال ژن ادامه دادم و هم اکنون به‌عنوان محقق پسادکتری در بخش کشت بافت و سلول پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران (ABRII) مشغول به فعالیت هستم.
۲- در مقاله ای اخیراً به بررسی شرایط انتقال ژن جهت تراریختی گیاه زنیان پرداخته‌اید؛ ضمن معرفی همکاران در این مقاله، در خصوص ضرورت این موضوع و هدف از انجام کار توضیحاتی را بیان کنید.
مقاله اخیر بخشی از تحقیقات همه جانبه بر روی گیاه دارویی زنیان است که توسط استاد بنده، دکتر سید احمد سادات نوری جهت اصلاح این گیاه دارویی ارزشمند شروع شده و هم اکنون نیز در حال انجام است. در بخش انتقال ژن نیز استاد دوم بنده آقای دکتر مسعود توحیدفر مسئولیت راهنمایی را بر عهده داشتند. هم‌چنین قسمت‌هایی از این تحقیق در گروه زیست‌شناسی مولکولی دانشگاه پالاچکی (Palacky University) جمهوری چک تحت راهنمایی مرحوم دکتر پتر انجام گرفت و مشاوره تحقیق را نیز آقای دکتر سید محمد مهدی مرتضویان بر عهده داشتند.
از آنجایی که گیاه دارویی زنیان یکی از گیاهان دارویی ارزشمند و بومی ایران است و تحقیقات اصلاحی چشمگیری بر روی این گیاه انجام نشده بود، لذا اصلاح مولکولی و بخش انتقال ژن به بنده سپرده شد. پس از کشت مزرعه ای این گیاه، به حساسیت این گیاه به شرایط خشکی پی بردم. به همین دلیل بحث مقاومت به خشکی آن را در برنامه کاری خود قرار دادم تا با استفاده از یکی از سریع ترین روش‌های اصلاحی یعنی انتقال ژن موضوع را مورد بررسی قرار دهم. از طرفی بر اساس گزارشات قبلی اثر مثبت تنش خشکی بر افزایش متابولیت‌های ثانویه این گیاه دارویی گزارش شده بود. به همین دلیل انتقال ژن‌های مقاومت به خشکی و شوری با دو هدف افزایش تحمل و افزایش متابولیت‌های ثانویه انجام شد.
۳- لطفاً در رابطه با پیشینه فعالیت صورت گرفته در زمینه تراریختی گیاهان دارویی در داخل و خارج از کشور توضیحاتی را بیان بفرمایید.
در ارتباط با تراریختی گیاهان دارویی تحقیقات گسترده ای هم در داخل و هم خارج از کشور در حال انجام است. در واقع تراریختی گیاهان دارویی بیشتر متمرکز بر افزایش میزان مواد مؤثره آن‌ها است. در همین راستا تحقیقاتی هم با آگروباکتریوم تومفاسینس و هم با آگروباکتریوم رایزوژنز بر روی گیاهان دارویی مختلف در حال انجام است.
۴- به عنوان صاحب نظر در مورد گیاهان تراریخت و این که بتوانیم باززایی مناسبی از گیاهان دارویی داشته باشیم، مواردی را که از نظر شما باید بدان پرداخته شود ذکر بفرمایید.
در ارتباط با گیاهان دارویی تراریخت باید بحث ثبات ژنتیکی و ثبات فیتوشیمیایی گیاهان حاصل مورد توجه قرار گیرد. زیرا علاوه بر هدف مورد نظر در انتقال ژن باید به ترکیبات دیگر موجود در پروفایل شیمیایی نیز توجه شود. انتقال ژن باید تنها در جهت هدف مورد نظر انجام بگیرد و تأثیری در سایر متابولیت‌های تولیدی نداشته باشد.
۵- در بحث انتقال ژن به واسطه آگروباکتریوم چه پارامتر‌هایی مورد ارزیابی قرار گرفت؟ لطفا در این مورد مختصر توضیح دهید.
از آن جایی که گزارشی در ارتباط با انتقال ژن به گیاه دارویی زنیان و بهینه کردن پارامتر‌های آن موجود نبود لذا پارامتر‌های مؤثری از قبیل سویه آگروباکتریوم، رقت سلولی آگروباکتریوم، مدت زمان تلقیح، غلظت‌های مختلف استوسرینگون و آنتی‌بیوتیک کشنده آگروباکتریوم مورد ارزیابی قرار گرفت.
۶- در مورد اثر غلظت‌های مختلف عامل انتخابی آنتی بیوتیک کانامایسین بر باززایی گیاه زنیان برای مخاطبان ما توضیح دهید.
انتخاب سطح بهینه عامل انتخابی جهت جلوگیری از رشد سلول‌های غیرتراریخت و کمترین اثر بازدارنده بر سلول‌های تراریخت یکی از پیش شرط‌‌های مهم جهت انتقال ژن مؤثر در گیاهان هدف است. به دلیل این که سازه ژنی مورد استفاده در تحقیق حاضر دارای ژن انتخابی کانامایسین بود، قبل از انجام آزمون‌های تراریختی، اثر غلظت‌های مختلف آنتی بیوتیک کانامایسین بر روی ریزنمونه‌ها بررسی و حداقل غلظت بازدارنده شناسایی شد.
۷- در ارزیابی تحمل به خشکی و شوری گیاه زنیان تراریخت به چه موردی دست یافتید؟ آیا این تنش‌ها در محتوای تیمول تأثیری داشته اند؟
انتقال ژن BADH تأثیر چشمگیری در افزایش تحمل به تنش‌های شوری و خشکی داشت و گیاهان تراریخت نسبت به گیاهان شاهد نسبت به شرایط تنش شوری و قطع آبیاری تحمل بیشتری را نشان دادند. ماده مؤثره تیمول در گیاهان تراریخت تحت تنش‌های شوری و خشکی افزایش معنی داری نسبت به گیاهان شاهد داشت.
۸- به طور مختصر روش کار و هم‌چنین آنالیز‌های مربوطه را بیان کنید.
آزمایش به دو روش انجام شد:
۱) روش معمول انتقال ژن به واسطه آگروباکتریوم در شرایط درون شیشه که شامل تلقیح ریزنمونه‌های هیپوکوتیل، انتقال به محیط هم‌کشتی و سپس انتقال به محیط کشت انتخابی و باززایی گیاهان تراریخت احتمالی و تأیید مولکولی آن‌ها بود.
۲) انتقال ژن به روش غوطهورسازی گل آذین (Flora dip transformation) که شامل غوطهورسازی گل آذین گیاه در محلول آگروباکتریوم و پوشاندن و مراقبت از گل‌ها تا زمان تولید بذر، انتقال بذر‌ها به محیط کشت انتخابی و بررسی و تأیید مولکولی گیاهان تراریخت بود.
۹- نتایج به دست آمده در این تحقیق را شرح دهید و اگر نوآوری خاصی داشته اید بیان کنید.
مهمترین نتیجه تحقیق حاضر لاین‌های تراریخت گیاه دارویی زنیان است که علاوه بر تحمل تنش‌های خشکی و شوری، توانایی تولید تیمول بالاتری نیز دارند. هر دو روش انتقال ژن، شامل روش مبتنی بر کشت بافت درون شیشه ای و روش مستقل از کشت بافت، برای اولین بار در این گیاه دارویی گزارش شده اند.
۱۰- نهاد‌های دولتی و سیاست‌گذار چه اندازه در حمایت و کاربردی کردن این نوع تحقیقات نقش دارند؟ آیا شما به کاربردی کردن نتایج به دست آمده در مقیاس صنعتی فکر می‌کنید؟
نهاد‌های دولتی و سیاست‌گذار با توجه بیشتر به بخش بیوتکنولوژی در گیاهان دارویی بومی ایران، می‌توانند نقش به سزایی در گرایش محققین به این نوع تحقیقات داشته باشند. از آنجا که کشور ایران تنوع شگفت انگیزی از گیاهان دارویی دارد، اصلاح مبتنی بر بیوتکنولوژی در این گیاهان علاوه بر حفظ آن‌ها از خطر انقراض، به بهبود سریع آن‌ها نیز کمک می‌کند که می‌تواند در صنایع مختلف نقش زیادی داشته باشد.
۱۱- آیا در انجام این مطالعه با مشکلات و محدودیتی مواجه بوده‌اید؟
بله در ابتدای مسیر محدودیت‌هایی برای تهیه مواد آزمایشگاهی مورد نیاز وجود داشت.
۱۲- اگر در انجام این مطالعه از حمایت سازمانی بهره بردید، نام سازمان را عنوان کنید.
علاوه بر حمایت پژوهشی مختص به دوره دکتری و نیز حمایت دوره فرصت مطالعاتی از سوی دانشگاه تهران، حمایت مالی ستاد توسعه زیست فناوری ایران نیز بسیار مؤثر بود.
۱۳- ضمن سپاس و قدردانی از وقتی که به ما اختصاص دادید، به‌عنوان سخن آخر اگر مطلب و موضوعی مد نظر شما هست، بفرمایید.
از زحمات شما و همکاران در مجموعه زیست‌فن کمال تشکر و قدردانی را دارم که ضمن رصد مقالات چاپ شده پژوهشگران ایرانی در زمینه بیوتکنولوژی، با اطلاع رسانی به موقع خود اهمیت این بخش و محققین آن را بازگو می‌کنید.
