دانلود مقاله کاشت و تکثیر گیاهان زینتی

گلکاری، آشنایی با مفاهیم جایگاه گلکاری در ایران اهمیت تاریخی: قدمت کشت و کار و نگهداری گل‌ها در ایران شاید همزمان با شروع کشاورزی بوده است.

با نگاهی به تاریخ و فرهنگ ایران بنظر می‌آید که همواره ایرانیان در زمینه موضوعات مرتبط با گل‌ها جایگاه خوب و ارزنده‌ای داشته‌اند.

اهمیت اقتصادی: شاید قدیمی‌ترین گلخانه‌های موجود در ایران که در حال حاضر هم فعال هستند قدمتی در حدود 75 – 70 سال دارند.

در حقیقت اهمیت اقتصادی این رشته، سابقه طولانی در ایران دارد.

زمانی که بسیاری از کشورها نامی در زمینه پرورش گل و گیاه نداشته اند کشور ما با داشتن گلخانه‌های خوب و قابل قبول در زمان خود وضعیتی مناسب داشته است.

کشت و کار پرورش گل‌های زینتی در ایران بعنوان یک رشته اقتصادی سابقه‌ای به قدمت احداث گلخانه‌ها ندارد اما از زمان‌های گذشته، گلخانه‌دارها کار تکثیر و پرورش گیاهان را برای سرگرمی، و گذران اوقات فراغت انجام می‌دادند.

در سال‌های اخیر بدلیل نیاز روز افزون بازار و خواست افراد جامعه و بدلیل محدود شدن فضای زندگی مردم این وضعیت کاملاً تغییر کرده است.

بطوری که در سال‌های اخیر احداث گلخانه‌های نسبتاً مجهز و کارآمد بمنظور کشت و پرورش و تکثیر گیاهان زینتی و نیز توسعه اقتصادی پیشرفت زیادی داشته است.

ایران یکی از خواستگاه‌ها و زادگاه‌های طبیعی گیاهان زینتی از جمله لاله، سنبل، زنبق، سیکلمه و برخی از درختچه‌ها و تعداد زیادی از درختان میوه بشمار می‌آید، و در منابع علمی دنیا اسناد و مدارک مربوط به این موضوع موجود است.

ولی از نظر اقتصادی و صادرات گل و گیاه هنوز موقعیت مناسبی در سطح دنیا ندارد.

جایگاه ایران از نظر جغرافیایی موقعیت جغرافیایی ایران از دو نظر قابل ارزش است : - از نظر آب و هوایی - موقعیت نسبت به کشورهای همسایه.

1- ایران در یک منطقه پر رود با طول روز بلند و روشنایی کامل آفتاب قراردارد و از این نظر می‌تواند در بسیاری از هزینه‌های مربوط به گرم کردن و روشن نگه داشتن گلخانه‌ها که برای کاشت و تکثیر گیاهان زینتی اهمیت زیادی دارد، صرفه جویی کند.

2- موقعیت ایران بدلیل قرار داشتن در کنار کشورهای پر مصرف گل و گیاه از نظر اقتصادی حائز اهمیت است.

همسایه‌های شمالی و جنوبی ایران از خریداران بسیار خوب گیاهان زینتی هستند.

ایران با داشتن یک بازار متعادل و نسبتاً ثابت و دائمی قادر است جایگاه واقعی خود را در این عرصه پیدا کند.

کشورهای مهم تولید کننده و مصرف کننده گل و گیاه 1- هلند 2- ایتالیا 3- آلمان 4- سوئیس 5- دانمارک 6- بلژیک 7 - سوئد 8- ژاپن 9 - انگلستان 10- استرالیا 11- فرانسه 12- اسپانیا 13- آمریکا همانطور که مشاهده می‌کنید هلند مقام اول در بین همه کشورها را دارد و بقیه کشورها در رتبه بعدی قرار گرفته‌اند.

از لحاظ موقعیت جغرافیایی و آب و هوایی و هم‌چنین وضعیت نیروی کار، ایران در مقایسه با هلند از موقعیت مناسب‌تر و ارزان‌تری برخوردار است.

ارز آوری گل و گیاه برای ایران یک موقعیت انحصاری است.

در کشور ما گاهی ارز آوری گل‌های شاخه بریده با ارز آوری نفت مقایسه می‌شود.

بطوری که فروش 2 تا 3 شاخه گل (از بعضی انواع گل‌ها) می‌تواند ارز‌آوری معادل یک بشکه نفت را داشته باشد و صادرات گل‌ها و گیاهان زینتی می‌تواند جانشین صادرات نفت شود.

اما پارامترهای لازم و شاخص‌های قابل قبول بازار جهانی برای پرورش گل و گیاه را باید مهیا کرد.

رشته‌ها و زیر شاخه‌های متعددی در رابطه با گلکاری یا Flowery culture وجود دارد.

یکی از این موارد استفاده از اندام‌های گیاهان زینتی می‌باشد.

از لحاظ موقعیت مصرفی گیاهان زینتی را به سه دسته تقسیم می‌کنند : گیاهان یک ساله یاAnnual Plants ؛ گیاهان زینتی که بعنوان گل‌های فضای سبز استفاده می‌شوند.

این گیاهان معمولاً مقاوم به سرما نیستند و دوره زندگی نسبتاً کوتاهی دارند.

مانند گل اطلسی و آحار.

گل‌های دائمی یا Perennial Plants؛ گیاهانی که بیش از یک سال در فضای آزاد قابلیت رشد و نمو دارند.

مانند گل تاج‌الملوک، داودی و زنبق‌های دائمی.

گیاهان آپارتمانی یا Indoor Plants؛ گیاهانی که فقط در فضای محدود آپارتمان‌ها و گلخانه‌ها قابل نگهداری هستند.

مانند برگ انجیلی و فوتوس.

انجام تحقیقات برای صادرات گل‌ها و گیاهان زینتی یک امر مسلم و ضروری است.

هم‌چنین مجموعه عواملی که در این راستا باید مد نظر قرار گیرند عبارتند از : نوع خاک و بستر مورد پرورش گیاهان؛ نوع محصول ارائه شده؛ تداوم تولید در طی یک زمان معین.

انواع گلکاری یا Flowery culture گیاهان گلدار گلدانی یا Pot Plant؛ گیاهانی که در فضای مستور آپارتمان رشد و نمو می‌کنند و بخش زینتی آن‌ها همان گل است.

مانند گل حنا، سیکلامن ایرانی، آزالیا و ...

گل‌های شاخه بریده یا Cut Flowers؛ گروه بسیار بزرگی از گیاهان زینتی در این رده هستند.

تعداد زیادی از گیاهان زینتی بعنوان بخش‌های بریده شده و جدا از پایه مادری قابل عرضه به بازار هستند.

نظیر انواع میخک، ژربرا، رز و ارکیده.

بسته به نوع بازار و سلیقه خریداران تقریباً همه گیاهان Cut Flowers شبیه بهم عرضه می‌شوند.

اینطور که برآورد نشان می‌دهد معمولاً میخک، رز و ژربرا سه محصول رده اول تا سوم گل‌ها شناخته شده‌اند.

درختان، درختچه‌ها و پیچ‌های زینتی یا Trees, Shrubs and Climbers؛ این مجموعه در کشت و کار گیاهان زینتی جایگاه ارزنده‌ای دارد و ایران می‌تواند در این قسمت موقعیت خوبی کسب کند.

تاسیسات گلکاری تعریف گل­خانه: گل­خانه یاGreen house به فضای محدودی اطلاق می­شود که قابلیت کنترل شرایط محیطی مناسب را برای رشد گیاهان از نواحی مختلف در طی فصول مختلف یک سال داشته باشد.

طبق این تعریف از جمله عملکرد گل­خانه، فراهم کردن شرایط محیطی لازم و مورد نیاز محصولی معین است.

گل­خانه­ها بر حسب اینکه چه نوع مصالح ساختمانی در آن‌ها بکار برده شده است به نوع ثابت و متحرک تقسیم‌بندی می­شوند.

گل­خانه­های ثابت و متحرک بنا ­بر نیاز در موقعیت معین، در جایی که مدنظر ما است احداث می­شوند.

گل­خانه­های ثابت، به گل­خانه­هایی گفته می‌شود که مصالح ساختمانی بکار رفته در آن‌ها از جنس پایدار و با دوام باشد.

پس باید سالیان سال از آن‌ها استفاده کرد.

بنابراین نکاتی در ساخت گلخانه‌های ثابت باید در نظر گرفته شود.

نکات مهم در احداث گلخانه­های ثابت 1.

فاصله گلخانه تا بازار مصرف؛ 2.

کیفیت آب از نظر سختی؛ 3.

وجود بازارهای فروش محلی؛ 4.

دسترسی به کارگران متخصص.

انواع گلخانه های ثابت گلخانه یکطرفه: از یک جهت از نور کامل آفتاب بر ­خوردار است و از جهت دیگر از مصالح ساختمانی پوشیده شده است.

این نحوه ساخت و ساز گل­خانه برای مناطقی با شرایط محیطی نسبتاً دشوار بسیار مطلوب است.

در مناطقی که سرمای شدید یا یخبندان‌های طولانی وجود دارد، ساخت این گلخانه‌ها به صرفه می‌باشد.

گلخانه دو طرفه: از دو جهت بطور کامل از نور آفتاب بهره­مند است.

این گلخانه برای کشت و پرورش بسیاری از محصولات، ایده­آل و مناسب است.

زیرا از جهت نور و درجه‌ی حرارت بطور کامل از نور خورشید بهره می‌برد.

گلخانه نیمه دو طرفه: از یک جهت بطور کامل از نور آفتاب برخوردار است و از جهت مقابل تا نیمه از مصالح ساختمانی پر شده و نیمه دیگر از جنس شفاف (شیشه) است.

گلخانه های سه گانه هر کدام برای یک اقلیم معین مناسب می‌باشند.

اما بطور کلی برای مناطق مختلف ایران گلخانه­های دو طرفه بسیار مناسب و مطلوب هستند.

چرا که در کشور ما، به علت برخورداری از نور فراوان مخصوصاً در زمستان می‌توان در مصرف سوخت صرفه جویی بسیار خوب و با ­ارزشی داشت.

عوامل قابل کنترل در گلخانه ها 1.درجه حرارت؛ 2.نور؛ 3.رطوبت؛ 4.

مقدار گاز کربنیک(Co2).

هر کدام از عوامل قابل کنترل در گل­خانه­ها جداگانه توضیح داده می‌شوند.

درجه حرارت در گل خانه ها تنظیم درجه حرارت در گل­خانه­ها شرط اولیه برای رشد و نمو بسیاری از گیاهان است.

نیاز گیاهان به درجه حرارت دامنه­های مختلفی دارد.

بعضی از گیاهان درجه حرارت­های بالاتری نیاز دارند مثل گیاهان مناطق گرمسیری.

بعضی دیگر در درجه حرارت­های کمتر از 20 درجه سانتیگراد هم بخوبی رشد و نمو می­کنند، مانند گیاهانی که از مناطق سردسیری منقل شده‌اند نظیر پامچال که در جنگل‌های شمال دیده می‌شود.

اما چگونگی تنظیم درجه حرارت در گلخانه­ها بستگی به سیستم گرمایی دارد.

انواع بخاری‌ها یا سیستم‌های گازی و ...

می‌توانند مورد استفاده قرار بگیرند.

اما دو شرط اولیه موجود در عامل گرم ‌کننده عبارتند از: 1- توان توزیع یکنواخت دما در سطح گلخانه را دارا باشد؛ 2- فاقد اثرات مخرب زیست محیطی باشد.

نیاز نوری گیاهان همه گیاهان به یک اندازه به نور نیازمند نیستند.

بعضی از گیاهان نیاز به نور فراوانی دارند و بعضی دیگر به نور کمتری نیاز دارند.

بنابراین گیاهان را از نظر نیاز نوری به سه گروه بزرگ تقسیم می­کنیم: گیاهان روز بلندLDP : Long Day Plants برای به گل رفتن بین 10 تا 14 ساعت به نور نیاز دارند، مانند گیاهان فصلی تابستانه نظیر آحار، اطلسی، ناز و میمون.

گیاهان روز کوتاه SDP: Short Day Plants برای به گل رفتن نیاز نوری کمتر از 12 ساعت دارند.

که در نقطه مقابل گیاهان روز بلند قرار می‌گیرند، مثل گل داودی.

گیاهان بی تفاوت به طول روز NDP: Neutral Day Plants برای نگهداری در منزل بسیار مناسب و مطلوب هستند.

مثل گل حنا یا بگونیا که حساسیتی نسبت به طول روز ندارند و در تمام طول سال گل دارند.

به گل بردن گیاهان روز کوتاه در طی ساعات روشنایی، طولانی به موضوع کنترل نور بر می­گردد.

در کشور ما با توجه به اینکه روزهای آفتابی خیلی زیاد است باید نیاز نوری گیاه شناخته شود تا گیاه در طی روزهای بلند بخوبی از رشد رویشی برخوردار باشد.

لذا گیاهان روز کوتاه را به وسیله‌ی پایین آوردن ساعات روشنایی، بوسیله یک پرده تیره رنگ، و اصطلاحاً ایجاد شب­های طولانی به گل می­بریم.

نور در گلخانه ها در گلخانه­ها مقدار نور را به وسیله‌ی پوشاندن شیشه­ها با حصیر، پاشیدن گِل و یا رنگ‌های قابل شست و شو و یا با استفاده از چادر­های الکترونیکی، کنترل می‌کنیم.

کنترل رطوبت در گلخانه­ ها تأ­مین رطوبت یکی از پارامترهای مهم در گلخانه­ها است.

برای رشد و نمو گیاهان، البته باید نیازهای رطوبتی گیاهان را بشناسیم.

بعضی از گیاهان به رطوبت‌های خیلی بالا نیاز دارند و بعضی دیگر به رطوبت کمتری نیاز دارند، مثل گل کاغذی.

بعد از شناخت نیاز رطوبتی گیاهان، آن‌ها را در گلخانه­های خاص خود جایگزین می­کنیم یعنی همه گیاهان در یک نوع گلخانه نگهداری نمی‌شوند.

در سطوح تخصصی و بزرگ، هر گلخانه برای یک محصول و یا تعدادی محصول مشابه با نیاز­های یکسان در نظر گرفته می‌شود.

تأ­مین رطوبت یکی از پارامترهای مهم در گلخانه­ها است.

راه‌ها و روش‌های مختلفی برای تأمین رطوبت گل‌خانه‌ها وجود دارد که عبارتست از: 1.

آبیاری؛ 2.

پاشیدن آب به سقف و کف و جدار گلخانه؛ 3.کاربرد دستگاه‌های بخار ساز.

گاز کربنیک در گلخانه­ها کاربرد Co2 تقریباً معادل استفاده از مواد غذایی، کاربرد پیدا کرده است.

در کشور ما که گیاهان از لحاظ نوری در وضعیت مناسبی قرار دارند می‌توان با بالا بردن مصرف Co2 راندمان محصول را نیز بالاتر برد.

وجود Co2برای انجام عمل فتوسنتز ضروری است.

این واکنش شیمیایی منجر به تولید محصول سبز یا عملکرد گیاه می­شود .

در این واکنشCo2 عامل بسیار مهمی تلقی می­شود.

فرمول فتوسنتز 6 CO2 + 6 H2O à C6H12O6 + 6 O2 گلخانه­های ایزوله و با شرایط استاندارد دارای Co2هستند.

لذا گلخانه­هایی که ارتباط کمتری با فضای خارج دارند و یا گلخانه­هایی که تبادل گازی کمی دارند و در معرض رفت و آمد‌های مکرر و متوالی نیستند برای مصرفCo2 مناسب­تر هستند.

عوامل مؤثر در میزان مصرف Co2 1.

فصل و موقعیت زمانی: در فصل‌های گرم و پر نور سال مقدار مصرف Co2 بیشتر است؛ 2.نوع محصول: بسته به نوع محصول نیاز به Co2 نیز متفاوت است؛ سن گیاه: گیاهان مختلف در سنین مختلف نیازهای متفاوتی به Co23.دارند.

بسترهای کشت، تکثیر و پرورش گیاهان زینتی انواع محیط‌های کشت برای ریشه‌زایی - ماسه؛ - پرلایت؛ - ورمیکولایت؛ - مخلوط ماسه و پرلایت.

ماسه - محیط کشت معروف؛ - فاقد هر گونه عناصر؛ - ارزش آن به واسطه وجود تخلخل کافی، وجود اکسیژن و حفظ رطوبت.

اولین محیط کشت ماسه است که برای ریشه‌دار کردن گیاهان ارزشی خاص دارد، زیرا قلمه‌های جدا شده از پایه‌های مادری ذخیره غذایی به اندازه کافی دارند.

اندازه ذرات ماسه و تخلخل بین این ذرات بسته به نوع قلمه‌ها متفاوت است پس بهتر است که برای قلمه‌های مختلف اندازه معینی از محیط کشت را استفاده کنیم.

پرلایت - منشا آتشفشانی؛ - سفید رنگ؛ - فاقد هرگونه ذخیره غذایی؛ - ارزش آن به واسطه ذخیره آب تا 4 برابر وزن خود.

دومین محیط کشت که برای تکثیر قلمه‌ها استفاده می‌کنیم پرلایت است.

و به دلیل خصوصیات ذکر شده، در ریشه‌دار شدن قلمه‌ها یا گیاهانی که در غیر محیط خاک پرورش می‌یابند بسیار مفید و مناسب است.

اندازه ذرات پرلایت بین 4- 2/1 میلی‌متر است و بسته به نوع مصرف و نوع قلمه برای تکثیر از پرلایت‌های نرم و نسبتاً درشت استفاده می‌کنیم.

معمولاً مخلوطی از پرلایت‌های خیلی نرم و نسبتاً درشت به نسبت مساوی ترکیب می‌کنیم و بعنوان یک بستر ریشه‌زایی از آن استفاده می‌شود.

ورمیکولایت - ماده معدنی از نوع میکا؛ - حاوی سیلیکات منیزیم، آلومینیم و آهن است.

در حقیقت یک رس حرارت دیده است که می‌تواند مقدار زیادی آب را جذب کند.

ورمیکولایت بدلیل قیمت نسبتاً بالایی که دارد مصرف چندانی ندارد.

بعلاوه بعلت جذب آب حجمش زیاد می‌شود و نباید تحت فشار قرار گیرد، زیرا تخلخلش را از دست می‌دهد.

فقط در موارد خاص برای سازگاری دادن یک گیاه حاصل از کشت بافت در محیط جدید از این ماده استفاده می‌شود.

بنابر این برای تکثیر معمول و متداول گیاهان عمدتاً ماده مورد مصرف پرلایت یا ماسه است.

مخلوط ماسه و پرلایت - به نسبت مساوی مخلوط می‌شوند؛ - در سطح کاربردی مصرف زیادی دارد.

چهارمین محیط کشت، مخلوط ماسه و پرلایت است.

به نسبت مساوی یک حجمی از پرلایت و ماسه نرم (همان چیزی که در اصطلاح باغبانی ماسه بادی می‌گویند) را با هم مخلوط می‌کنند و قلمه‌ها را در آن قرار می‌دهند.

بعد از ریشه‌دار شدن قلمه‌ها و اطمینان از حجم ریشه، قلمه‌ها به محل مناسب دیگر انتقال می‌یابند.

محیط‌های کشت قلمه‌ها فاقد هر گونه ذخیره غذایی بوده و بدلیل آنکه فوق‌العاده سبک هستند تخلخل زیادی دارند و نمی‌توانند مواد غذایی را به مدت زیادی در خود نگه دارند.

بعد از ریشه‌دار شدن گیاهان چون نیاز به عناصر معدنی در گیاه خیلی بالا می‌رود، در یک خاک مناسب که ذخیره کافی این مواد را دارند کشت می‌شوند.

محیط‌های پرورشی گیاهان – کشت خاکی - متداولترین محیط کشت شناخته شده خاک یا Soilاست.

تعریف خاک و انتظاری که از خاک برای نگهداری طولانی یک گیاه می‌رود، بسته به نوع گیاه و نیاز خاص غذایی آن گیاه متفاوت است.

گیاهان علفی و آپارتمانی نیاز به یک بافت بسیار سبک دارند، بافتی که تخلخل کافی دارد و آب را به اندازه مناسب در خود نگهداری می‌کند و ریشه‌ها در آن بخوبی تنفس می‌کنند.

- ترکیبی با نسبت مساوی از خاک برگ، ماسه بادی و خاک زارعی و دارای یک بافت خوب و مناسب برای پرورش گیاهان آپارتمانی اصطلاحاً خاک سبک نامیده می‌شود.

- خاک سنگین در باغبانی کاربرد خیلی زیادی ندارد، فقط گیاهانی که ساختمان ریشه‌ای بسیار قطور و قوی دارند مثل گل کاغذی و هم‌چنین شاه‌پسند درختی و درختچه ختمی چینی در خاک‌های سنگین بهتر رشد و نمو می‌کنند.

- غیر از خاک ترکیبات مصنوعی دیگر مثل پیت هم استفاده می‌شود.

Peatخاکی است که از بقایای در حال تخمیر اندام‌های مختلف گیاهی بوجود آمده است.

پیت‌های طبیعی حاصل تخمیر خزه‌ها هستند.

دو خزه معروف بنام‌های Sphagnum و Hyponum در اروپای شمالی به وفور یافت می‌شوند و معادنی که از این خزه‌ها در اروپای شمالی بدست آمده تحت عنوان تورب یا پیت خالص به بازار عرضه می‌شوند.

پیتPH بسیار پایینی دارد و برای گیاهان اسید پسند و آن‌هایی که نیاز به PH پایین دارند بسیار مناسب و ایده‌آل است.

هیدروپونیک – کشت بدون خاک گیاهان - پرلایت؛ - ورمیکولایت؛ - پشم سنگ؛ - پوکه معدنی.

البته این مواد فاقد هر گونه ذخیره غذایی هستند و مواد غذایی بطور مصنوعی به این سیستم‌ها باید اضافه شوند.

پرلایتی که مواد غذایی لازم به آن اضافه شده باشد بحث محیط کشت هیدروپونیک Hydroponic را به میان می‌آورد.

معادن خاک پیت در چند ناحیه (عمدتاً در شمال ایران) شناسایی شده‌اند ولی این معادن دقیقاً حاصل تخمیر دو خزه معروف هاپونوم Hyponum و اسفاگنوم Sphagnum نیستند.

پیت یا تورب ایران رنگ روشن‌تری دارد در حالیکه پیت اروپا دارای رنگ قهوه‌ای بسیار تیره است.

PH پیت در معادن ایران خیلی زیاد و گاهی بیش از 7 می‌باشد (یعنی از حد خنثی کمی بالاتر است) ولی PH پیت‌های اروپایی حدود 5/4 است.

هم‌چنین معادن کشف شده در ایران قابل توسعه در سطح وسیع نمی‌باشند.

رشد و نمو مهم‌ترین عامل بعد از بستر رشد، عوامل موثر در رشد و نمو گیاه می‌باشند.

ابتدا تفاوت بین رشد و نمو را یادآور می‌شویم (البته این تفاوت در فرهنگ نامه انگلیسی بیشتر نمایان است).

رشد یا Growthبزرگ شدن سلول‌ها و افزایش تعداد سلول‌ها را گویند.

به عبارت دیگر منظور از رشد افزایش تعداد و حجم سلول‌هاست.

نمو یا Developmentبه مفهوم اختصاصی شدن و تمایز سلول‌هاست.

ممکن است سلولی رشد زیادی داشته باشد ولی نمو نکرده باشد.

هر وقت گیاه از مرحله‌ای وارد مرحله‌ی دیگر شود نمو یافته است.

مثلاً گیاه گلخانه‌ای را در نظر بگیرید که چند سالی رشد رویشی داشته ولی تا زمانی که وارد فاز گل‌دهی نشده باشد نمو نداشته است.

به معنای دیگر نمو پدیده‌ی تخصصی شدن سلول‌هاست.

عوامل موثر بر رشد و نمو داخلی: الف) عوامل ژنتیکی، ب) هورمون‌های نباتی.

خارجی: الف) حرارت، ب) رطوبت، ج) نور، د) گازها.

ابتدا به تعریف عوامل داخلی می‌پردازیم.

خصوصیاتی را که عوامل خارجی بر آن بی‌تاثیرند را عوامل ژنتیکی می‌گویند.

وقتی خصوصیات، صفر ذاتی هستند طوری که عوامل خارجی بر آن‌ها بی‌تاثیرند، برای مثال اگر گیاهی گل‌های صورتی دارد عوامل خارجی نمی‌توانند رنگ گل‌های آن را تغییر بدهند.

کنترل اعمال فیزیولوژی گیاهان در مبحث هورمون‌ها گنجانده شده است.

استفاده از ترکیبات دارویی مشتق از گیاهان، نه تنها قدمت زیادی دارد، بلکه به‌دلیل عوارض جانبی بی‌شمار داروهای شیمیایی از یک‌سو و نارسایی‌های متعدد طب نوین در درمان برخی از بیماری‌ها با گذشت زمان، بار دیگر پرورش و تولید گیاهان دارویی با رشد قابل‌توجهی روبرو شده‌است.

در مقاله حاضر سعی شده است تا ضمن معرفی برخی از روش‌های بیوتکنولوژیک مورد استفاده در شناسایی و تولید گیاهان دارویی، اهمیت اقتصادی متابولیت‌های دارویی مشتق از این گیاهان و ارزش بالای آنها برای کشورهایی همچون ایران که دارای تنوع بالایی از گیاهان دارویی هستند مشخص شود: مقدمه سابقه‌ استفاده از گیاهان دارویی به زمان‌های بسیار دور برمی‌گردد؛ به‌طوری‌که حتی در کتب قدیمی مانند انجیل و کتاب مقدس باستانی هند (ودا)، استفاده از برخی گیاهان در درمان بیماری‌ها توصیه شده است.

اما قدمت استفاده از گیاهان دارویی، به‌معنی روند رو به کاهش آن در دنیای مدرن امروزی نیست.

امروزه در جوامع صنعتی و در بسیاری از کشورهای پیشرفته و درحال توسعه، استفاده از طب سنتی و گیاهان دارویی برای حفظ سلامتی، به‌دلیل افزایش اعتماد مردم به استفاده از این گیاهان، بسیار چشمگیر است.

طبق برآوردی که توسط سازمان بهداشت جهانی ( WHO ) صورت گرفته است، بیش از 80 درصد مردم جهان (نزدیک به 5 میلیارد نفر)‌، برای درمان بیماری‌ها هنوز از داروهای گیاهی استفاده می‌کنند.

تقریباً یک چهارم داروهای تهیه‌شده‌ دنیا دارای منشأ گیاهی هستند که یا مستقیماً از گیاهان عصاره‌گیری شده‌اند و یا بر اساس ترکیب گیاهی،‌ مدوله و سنتز شده‌اند.

کار بر روی طب سنتی و استفاده از گیاهان دارویی، در سراسر جهان و به‌خصوص هند، ژاپن، پاکستان، سریلانکا و تایلند در دست انجام می‌باشد.

در اروپا و در کشورهایی از قبیل آلبانی، بلغارستان، کرواسی، فرانسه، آلمان، مجارستان، هلند، اسپانیا و انگلستان و همچنین ترکیه، حدود 1500 گونه از گیاهان دارویی و معطر مورد استفاده قرار گرفته و در حدود 1400 محصول گیاهی در اروپا و ایالات متحده تولید می‌شود.

در حدود 25 درصد از داروهای تجویزشده در ایالات متحده، حاوی حداقل یک ترکیب فعال گیاهی هستند.

در چین، فروش داروهای سنتی در طول 5 سال اخیر دو برابر شده است.

در هند نیز صادرات گیاهان دارویی نسبت به سال‌های قبل سه برابر شده است.

تعداد زیادی از فرآورده‌های دارویی مشهور از گیاهان بدست می‌آیند.

مثلاٌ، معمول‌ترین مسکن، یعنی (آسپرین)‌ از گونه‌های Salix (بید) و Spiraea به‌دست می‌آید.

همچنین داروهای ضد سرطانی چون Paclitaxel و Vinblastine فقط از منابع گیاهی حاصل می‌شوند.

بنابراین استفاده از روش‌های بیوتکنولوژیک به‌منظور تکثیر و افزایش توان ژنتیکی گیاهان دارویی و همچنین شناسایی سریع‌تر و دقیق‌تر ژنوتیپ‌هایی که فرآورده بیشتری تولید می‌کنند، می‌تواند بسیار مفید و از لحاظ تجاری سودآور باشد.

در مطلب حاضر، روش‌های مختلف بیوتکنولوژیک که می‌توانند در زمینه افزایش بهره‌وری گیاهان دارویی به‌کار روند معرفی خواهند شد.

1- کاربردهای " کشت بافت " در زمینه گیاهان دارویی یکی از بخش‌های مهم بیوتکنولوژی "کشت بافت" است که کاربردهای مختلف آن در زمینه گیاهان دارویی، از جنبه‌های مختلفی قابل بررسی است: 1-1- باززایی در شرایط آزمایشگاهی ( In-Vitro Regeneration ): تکثیر گیاهان در شرایط آزمایشگاهی، روشی بسیار مفید جهت تولید داروهای گیاهی باکیفیت است.

روش‌های مختلفی برای تکثیر در آزمایشگاه وجود دارد که از جمله‌ آنها، ریزازدیادی است.

ریزازدیادی فواید زیادی نسبت به روش‌های سنتی تکثیر دارد.

با ریزازدیادی می‌توان نرخ تکثیر را بالا برد و مواد گیاهی عاری از پاتوژن تولید کرد.

گزارش‌های زیادی در ارتباط با بکارگیری تکنیک " کشت بافت " جهت تکثیر گیاهان دارویی وجود دارد.

با این روش برای ایجاد کلون‌های گیاهی از تیره لاله در مدت 120 روز بیش از 400 گیاه کوچک همگن و یک شکل گرفته شد که 90 درصد آنها به رشد معمولی خود ادامه دادند.

برای اصلاح گل انگشتانه، از نظر صفات ساختاری، مقدار بیوماس، میزان مواد مؤثره و غیره با مشکلات زیادی مواجه خواهیم شد ولی با تکثیر رویشی این گیاه از راه کشت بافت و سلول، می‌توان بر آن مشکلات غلبه نمود.

چنان‌که مؤسسه گیاهان دارویی بوداکالاز در مجارستان از راه کشت بافت و سلول گل انگشتانه موسوم به آکسفورد، توانست پایه‌هایی کاملاٌ همگن و یک شکل از گیاه مذکور به‌دست آورد.

از جمله گیاهان دیگر می‌توان موارد زیر را نام برد: Catharanthus roseus, Cinchona ledgeriana, Digitalis spp, Rehmannia glutinosa, Rauvolfia serpentina, Isoplexis canariensis 1-2- باززایی از طریق جنین‌‌زایی سوماتیک (غیرجنسی): تولید و توسعه مؤثر جنین‌های سوماتیک، پیش‌نیازی برای تولید گیاهان در سطح تجاری است.

جنین‌زایی سوماتیک فرآیندی است که طی آن گروهی از سلول‌ها یا بافت‌های سوماتیک، جنین‌های سوماتیک تشکیل می‌دهند.

این جنین‌ها شبیه جنین‌های زیگوتی (جنین‌های حاصل از لقاح جنسی) هستند و در محیط کشت مناسب می‌توانند به نهال تبدیل شوند.

باززایی گیاهان با استفاده از جنین‌زایی سوماتیک از یک سلول، در بسیاری از گونه‌های گیاهان دارویی به اثبات رسیده است.

بنابراین در این حالت با توجه به پتانسیل متفاوت سلول‌های مختلف در تولید یک ترکیب دارویی، می‌توان گیاهانی با ویژگی برتر نسبت به گیاه اولیه تولید نمود.

ازجمله گیاهان دارویی که توانسته‌اند از آنها جنین سوماتیک به‌دست آورند، می‌توان موارد زیر را بیان نمود: Podophyllum hexandrum , Bunium persicum, Acacia catechu , Aesculus hippocastanum and Psoralea corylifolia 1-3- حفاظت گونه‌های گیاهان دارویی از طریق نگهداری در سرما: با تکیه بر کشت بافت و سلول می‌توان برای نگهداری کالتیوارهای مورد نظر در بانک ژن یا برای نگهداری طولانی مدت اندام‌های تکثیر گیاه در محیط نیتروژن مایع، اقدام نمود.

نگهداری در سرما، یک تکنیک مفید جهت حفاظت از کشت‌های سلولی در شرایط آزمایشگاهی است.

در این روش با استفاده از نیتروژن مایع (196- درجه سانتی‌گراد) فرآیند تقسیم سلولی و سایر فرآیندهای متابولیکی و بیوشیمیایی متوقف شده و در نتیجه می‌توان بافت یا سلول گیاهی را مدت زمان بیشتری نگهداری و حفظ نمود.

با توجه به اینکه می‌توان از کشت‌های نگهداری شده در سرما، گیاه کامل باززایی کرد، لذا این تکنیک می‌تواند روشی مفید جهت حفاظت از گیاهان دارویی در معرض انقراض باشد.

مثلاً بر اساس گزارشات منتشر شده، روش نگهداری در سرما، روشی مؤثر جهت نگهداری کشت‌های سلولی گیاهان دارویی تولیدکننده آلکالوئید همچون Rauvollfia serpentine , D.

lanalta , A.

belladonna , Hyoscyamus spp .

است.

این تکنیک، می‌تواند جهت نگهداری طیفی از بافت‌های گیاهی چون مریستم‌ها، بساک و دانه گرده، جنین، کالوس و پروتوپلاست به‌کار رود.

تنها محدودیت این روش، مشکل دسترسی به نیتروژن مایع است.

1-4- تولید متابولیت‌های ثانویه از گیاهان دارویی: از لحاظ تاریخی، اگرچه تکنیک " کشت بافت " برای اولین بار، در سال‌های 1940-1939 در مورد گیاهان به‌کار گرفته‌شد، ولی در سال 1956 بود که یک شرکت دارویی در کشور آمریکا ( Pfizer Inc ) اولین پتنت را در مورد تولید متابولیت‌ها با استفاده از کشت توده‌ای سلول‌ها منتشر کرد.

کول و استابو (1967) و هبل و همکاران (1968) توانستند مقادیر بیشتری از ترکیبات ویسناجین ( Visnagin ) و دیوسجنین ( Diosgenin ) را با استفاده از کشت بافت نسبت به حالت طبیعی (استخراج از گیاه کامل) به‌‌دست آورند.

گیاهان، منبع بسیاری از مواد شیمیایی هستند که به‌عنوان ترکیب دارویی مصرف می‌شوند.

فرآورده‌های حاصل از متابولیسم ثانویه گیاهی ( Secondary Metabolite ) جزو گرانبهاترین ترکیب شیمیایی گیاهی ( Phytochemical ) هستند.

با استفاد از کشت بافت می‌توان متابولیت‌های ثانویه را در شرایط آزمایشگاهی تولید نمود.

لازم به‌ذکر است که متابولیت‌های ثانویه، دسته‌ای از مواد شامل اسیدهای پیچیده، لاکتون‌ها، فلاونوئیدها و آنتوسیانین‌ها هستند که به‌صورت عصاره یا پودرهای گیاهی در درمان بسیاری از بیماری‌های شایع به‌کار برده می‌شوند.

1-4-1-راهکارهای افزایش متابولیت‌های ثانویه گیاهی از طریق کشت بافت 1- استفاده از محرک‌های ( Elicitors ) زنده و غیر زنده‌ای که می‌توانند مسیرهای متابولیکی سنتز متابولیت‌های ثانویه را تحت تأثیر قرار داده و میزان تولید آنها را افزایش دهند.

لازم به‌ذکر است که این محرک‌ها در شرایط طبیعی نیز بر گیاه تأثیر گذاشته و باعث تولید یک متابولیت خاص می‌شوند.

2- افزودن ترکیب اولیه ( Precursor ) مناسب به محیط‌کشت، با این دیدگاه که تولید محصول نهایی در نتیجه وجود این ترکیبات در محیط‌کشت، القاء شود.

3- افزایش تولید یک متابولیت ثانویه در اثر ایجاد ژنوتیپ‌های جدیدی که از طریق امتزاج پروتوپلاست یا مهندسی ژنتیک، به‌دست می‌آیند.

4- استفاده از مواد موتاژن جهت ایجاد واریته‌های پربازده 5- کشت بافت ریشه گیاهان دارویی (ریشه، نسبت به بافت‌های گیاهی دیگر، پتانسیل بیشتری جهت تولید متابولیت‌های ثانویه دارد) 1-4-2- مثال‌ها مثال‌های قابل ذکر آنقدر زیاد است که تصور می‌شود هر ماده‌ای با منشاء گیاهی، از جمله، متابولیت‌های ثانویه را می‌توان به‌وسیله کشت‌های سلولی تولید کرد: از جمله ترکیباتی که از طریق کشت سلولی و کشت بافت به تولید انبوه رسیده است،‌ داروی ضد سرطان تاکسول است.

این دارو که در درمان سرطان‌های سینه و تخمدان به‌کار می‌رود از پوست تنه درخت سرخدار ( Taxus brevilifolia L.

) استخراج می‌گردد.

از آنجایی‌که تولید تاکسول به‌دلیل وجود 10 هسته استروئیدی در ساختار شیمیایی آن بسیار مشکل است و جمعیت طبیعی درختان سرخدار نیز برای استخراج این ماده بسیار اندک است، لذا راهکار دیگری را برای تولید تاکسول باید به‌کار گرفت.

در حال حاضر، برای تولید تاکسول از تکنیک کشت بافت و کشت قارچ‌هایی که بر روی درخت رشد کرده و تاکسول تولید می‌کنند،‌ استفاده می‌گردد.

سولاسودین ( Solasodine ) نیز از ترکیبات دیگری است که از طریق کشت سوسپانسیون سلولی گیاه Solanum eleganifoliu به‌دست می‌آید.

از جمله متابولیت‌های دیگری که از طریق تکنیک کشت بافت و در مقیاس تجاری تولید می‌شود، شیکونین ( Shikonin ) (رنگی با خاصیت ضد حساسیت و ضد باکتری) است.

مثال‌های زیر گویای کارایی تکنیک کشت بافت در تولید متابولیت‌های ثانویه است.

تولید آلکالوئید پیرولیزیدین ( Pyrolizidine ) از کشت بافت ریشه Senecio sp ، سفالین ( Cephaelin ) و امتین ( Emetine ) از کشت کالوس Cephaelis ipecacuanha ، آلکالوئید کوئینولین ( Quinoline ) از کشت سوسپانسیون سلولی Cinchona ledgerione و افزایش بیوسنتز آلکالوئیدهای ایندولی با استفاده از کشت سوسپانسیون سلولی گیاه Catharanthus roseus .

1-4-3- استفاده از بیورآکتورها در تولید صنعتی متابولیت‌های ثانویه تولید متابولیت ثانویه گیاهی با خصوصیات دارویی در شرایط آزمایشگاهی، فواید زیادی در مقایسه با استخراج این ترکیبات از گیاهان، تحت شرایط طبیعی دارد.

کنترل دقیق پارامترهای مختلف، سبب می‌شود که کیفیت مواد حاصل در طول زمان تغییر نکند.

درحالی که در شرایط طبیعی مرتباٌ تحت تأثیر شرایط آب و هوایی و آفات است.

تحقیقات زیادی در زمینه استفاده از کشت‌های سوسپانسیون و سلول گیاهی برای تولید متابولیت‌های ثانویه صورت گرفته است.

از جمله ابزارهایی که برای کشت وسیع سلول‌های گیاهی به‌کار رفته‌اند، بیورآکتورها هستند.

بیورآکتورها، مهمترین ابزار در تولید تجاری متابولیت‌های ثانویه از طریق روش‌های بیوتکنولوژیک، محسوب می‌شوند.

مزایای استفاده از بیورآکتورها در کشت انبوه سلول‌های گیاهی عبارتند از: 1- کنترل بهتر و دقیق‌تر شرایط خاص مورد نیاز برای تولید صنعتی ترکیبات فعال زیستی از طریق کشت سوسپانسیون سلولی 2- امکان تثبیت شرایط در طول مراحل مختلف کشت سلولی در بیورآکتور 3- جابجایی و حمل‌ونقل آسان‌تر کشت (مثلاً، برداشتن مایه‌کوبه در این حالت راحت است) 4- با توجه به اینکه در شرایط کشت سوسپانسیون، جذب مواد غذایی به‌وسیله سلول‌ها افزایش می‌یابد، لذا نرخ تکثیر سلول‌ها زیاد شده و به‌تبع آن میزان محصول (ترکیب فعال زیستی) بیشتر می‌شود.

5- در این حال، گیاهچه‌ها به آسانی تولید و ازدیاد می‌شوند.

سیستم بیورآکتور برای کشت‌های جنین‌زا و ارگانزای چندین گونه گیاهی به‌کار رفته است که از آن‌جمله می‌توان به تولید مقادیر زیادی سانگئینارین ( sanguinarine ) از کشت سوسپانسیون سلولی Papaver somniferum با استفاده از بیورآکتور، اشاره کرد.

با توجه به اینکه بیورآکتورها، شرایط بهینه را برای تولید متابولیت‌های ثانویه از سلول‌های گیاهی فراهم می‌آورند، لذا تغییرات زیادی در جهت بهینه‌سازی این سیستم‌ها، برای تولید مواد با ارزش دارویی (با منشأ گیاهی) همچون جینسنوساید ( ginsenoside ) و شیکونین صورت گرفته است.

2- مهندسی ژنتیک شاخه بعدی بیوتکنولوژی که در زمینه گیاهان دارویی کاربردهای فراوانی دارد، "مهندسی ژنتیک" است.

پیشرفت‌های اخیر در زمینه ژنتیک گیاهی و تکنولوژی DNA نوترکیب، کمک شایانی به بهبود و تقویت تحقیقات در زمینه بیوسنتز متابولیت‌های ثانویه کرده است.

قسمت اعظمی از تحقیقات در زمینه متابولیت‌های ثانویه، به‌روی شناسایی و دستکاری ژنتیکی آنزیم‌های دخیل در مسیر متابولیکی سنتز یک متابولیت ثانویه، متمرکز شده‌است.

ابزار طبیعی که در فرآیند مهندسی ژنتیک و در اکثر گونه‌های گیاهی و بخصوص گیاهان دولپه به‌کار می‌رود، یک باکتری خاکزی به‌نام آگروباکتریوم ( Agrobacterium ) است.

گونه‌های مختلف این باکتری، مهندسان طبیعی هستند که بیماری‌های‌ تومور گال طوقه‌ ( Crown Gall Tumour ) و ریشه مویی ( Hairy Root ) را در گیاهان سبب می‌شوند.

تحقیقات نشان داده‌است که ریشه‌های مویی تولید شده به‌وسیله گونه‌ای از این باکتری به‌نام‌ A.

rhizogenes ‌، بافتی مناسب برای تولید متابولیت ثانویه هستند.

به علت پایداری و تولید زیاد این بافت‌ها در شرایط کشت عاری از هورمون، تاکنون گونه‌های دارویی زیادی با استفاده از این باکتری تغییر یافته‌اند.

که از آن جمله می‌توان به کشت ریشه‌ مویی گیاه دارویی Artemisia annua ‌ به‌منظور تولید ترکیب دارویی فعال، اشاره کرد.

بنابراین می‌توان دید که مهندسی ژنتیک می‌تواند به‌عنوان ابزاری قدرتمند جهت تولید متابولیت‌های ثانویه جدید و همچنین افزایش مقدار متابولیت‌های ثانویه موجود در یک گیاه به‌کار رود.

3- نشانگرهای مولکولی بخش مهم بعدی دارای کاربرد فراوان در حوزه گیاهان دارویی، "نشانگرهای مولکولی" است.

قبل از اینکه به موارد کاربرد نشانگرهای مولکولی پرداخته شود، لازم است دلایل لزوم استفاده از نشانگرهای مولکولی در زمینه گیاهان دارویی ذکر شود: 3-1- دلایل استفاده از نشانگرهای مولکولی در زمینه گیاهان دارویی: