تکامل گیاهان زراعی
مقدمه:
تولید مثل و بقا موجودات زنده به سازگاری آنها با عوامل محیطی بستگی دارد .موجودات وحشی تحت فشار مداوم انتخاب طبیعی قرار داشته و تحت این فشار برای سازگاری با شرایط اقلیمی-خاکی خاصی شکل گرفته اند.(4)
جهت تغییرات تکاملی به وسیله انتخاب طبیعی تعیین می گردد. قانون تنازع برای بقا ، بیانگر این نکته است که گیاهانی که در برابر عوامل نامساعد محیطی شدید ( محدودیت های شدید غذایی ، تغییرات آب و هوایی شدید و...)مقاومتی ندارند و دارای قدرت رقابت با سایرین نیستند ، از بین می روند. به عبارتی افرادی که دارای قابلیت ها و خصوصیات معینی هستند به وسیله انتخاب طبیعی برگزیده می شوند. علاوه بر انتخاب طبیعی ، انسان نیز در فرآیندهای تکامل گیاهان زراعی و تغییرات در تکامل دارای نقش موثر بسیار مهمی است.
فراوانی و شدت وقوع عوامل نامساعد طبیعی بر روی سرعت تکامل موثر است. در طبیعت وقوع این عوامل بسیار نادر و سرعت این تکامل بسیار کند است، در حالی که سرعت تکامل مصنوعی به علت به کارگیری تکنیک های پیشرفته و روش های مختلف گزینش گیاهان مطلوب به وسیله متخصصین اصلاح نباتات، بیشتر از سرعت تکامل طبیعی است. (3)
گیاهان زراعی کنونی در اصل گیاهان وحشی بوده اند که در نتیجه فعالیت های زراعی انسان تغییر یافته اند .انسان در جریان تبدیل گیاهان وحشی به اهلی ، به طورناآگاهانه و از طریق عملیات کاشت و برداشت و گاهی آگاهانه، صفاتی را که بقای گیاهان وحشی را در طبیعت تضمین می کرد از آنها گرفت .از این صفات میتوان به خواب بذر گیاهان وحشی اشارنمود، که خواب بذر سبب نایکنواختی سبز شدن شده
و امکان بقای گیاه را در صورت وقوع شرایط نامساعد محیطی و ازبین رفتن بوته های سبز شده بوجود می
اورد.ریزش بذر در گیاهان وحشی خصوصیت دیگری است که امکان توزیع و پراکندگی بذر و در نتیجه امکان بهره وری از محیط های نامساعد را به وجود می آورد.(4)
.بشر اولیه با کشت و اهلی کردن گیاهان ،جهت تغییرات تکاملی را در راستای برآوردن نیازهای خود تغییر داده است و ژنوتیپ هایی را انتخاب کرده که نیازش را بهتر برآورده سازند. این امر در طول تاریخ کشاورزی ادامه یافته و همچنین ادامه دارد.شواهد فیزیکی نشان میدهد که از حیث تکاملی ، گیاهان گلدار ، از جمله گیاهان علفی ، دارای سابقه و قدمت 70میلیون ساله هستند، اگرچه از کشت آنها در کشاورزی بیش از 10 هزار سال نمی گذرد.(3)
تاریخچه:
در گذشته بسیار دور، بشر به تدریج از شکار حیوانات به تامین مواد غذایی از گیاهان رو آورد.زارعین عصر حجر به جمع آوری بذور گیاهان و میوها پرداخته و تنها براساس ظاهر و فنوتیپ گیاه، مناسب ترین گیاهان و بذور را انتخاب کردند. بدون شک آنان نتها از ژنتیک و مساله جنسیت در گیاهان و نیز DNA یا RNAاطلاعی نداشتند، بلکه به ابزارآلات و وسایل دقیق و ظریفی چون میکروسکوپ ، رایانه، کتابخانه و دست نوشته ها به صورت امروزی دسترسی نداشتند.با این وجود ، آنان ژرم پلاسم( یک مجموعه ژنتیکی با پتانسیل مطلوب که پایه و اساس کلیه برنامه های ژنتیکی است) بیشتر و متنوع تر از آنچه را که امروز وجود دارد در در اختیار داشتند.آنان دارای انگیزه بودند و با گیاهان خود زندگی می کردند و آنها را می شناختند.آنها می دانستند بدون گیاه موفقیت در زندگی غیر ممکن است.
با این خصوصیات ، شاید بتوان گفت از روزی که بشر ماقبل تاریخ برای برداشت گیاهان اقدام به جستجو نمود، اصلاح نباتات آغاز شد.انتخاب سیلقه ای و برداشت آگاهانه آنان از یک نوع گیاه یا بذر برتر باعث فرم گرفتن گیاهان وحشی و زراعی شدن بسیاری از گیاهان در یک گونه خاص گردید. بدین طریق بود که مرحله اهلی کردن گیاهان براساس آثار و شواهد تاریخی 7 تا8 هزار سال قبل از میلاد شد. اهلی کردن گیاهان از این طریق سالیان سال طول کشید، به گونه ای که هنوز هم عمل انتخاب گیاهان براساس فنوتیپ ظاهری به عنوان جزیی از برنامه های اصلاحی باقی مانده است .(3)
مبدا و تکامل گیاهان:
مبدا یا خاستگاه ناحیه است که یک گیاه برای نخستین بار در آنجا پدید آمده است.و مرکز تنوع نیز ناحیه است که تنوع یک گیاه در آنجا بیشتر از نواحی دیگر است.
واویلوف دانشمند روسی برای اولین بار در اوایل قرن بیستم مسئله خاستگاه گیاهان را مطرح نمود.هدف وی جمع آوری توارثی کلیه گیاهان حائز اهمیت در شوروی ، مطالعه و طبقه بندی و بالاخره استفاده استفاده از آنها در برنامه های اصلاحی بود.واویلوف معتقد بود که خاستگاه یک گیاه عبارت است از: ناحیه ای که بیشترین تنوع ژنتیکی در آنجا قرار دارد.وی فکر میکرد که تنوع عمدتا در اثر جهش ژنها و تجمع ژنهای جهش یافته در طی یک دوره طولانی حاصل می شود.براساس شواهد بدست آمده از هزاران نمونه گیاهی و تجزیه و تحلیل مربوط به آنها .واویلوف 8خاستگاه یا مرکز تنوع برای اکثر گیاهان موجود در دنیا و نیز یک یا دو زیر مرکز برای بعضی از مراکز تعیین نمود.این مراکز عبارتند از: چین، هندوستان، آسیای مرکزی، خاورمیانه، مدیترانه، آفریقا، مکزیک جنوبی و آمریکای مرکزی، و آمریکای جنوبی.این مراکز توسط بیابانها ، رشته کوهها و موانع آبی از یکدیگر جدا شده اند. مراکز عموما ناحیه هایی هستند که تمدنهای کشاورزی مستقل از هم در آنها به وجود آمده اند.
واویلوف مشاهده نمود که یک گونه یا جنس غالبا در یک مرکز یافت می شود، ولی گاهی اوقات بعضی از آنها را می توان در مراکز دیگر پیدا کرد . از این رو وی چنین اظهار داشت که مراکز اولیه نقاطی هستند که گیاهان از آنها منشا گرفته اند و مراکز ثانویه بعدا در اثر مهاجرت این
گیاهان از خاستگاه خویش به وجود آمده اند. برای مثال خاستگاه ذرت کشور مکزیک است ولی مرکز ثانویه دیگری نیز در چین برای این گیاه زراعی وجود دارد.
نظریه واویلوف بعدا مورد بررسی و نقد سایر دانشمندان قرار گرفت ، هارلن دانشمند آمریکایی برخلاف واویلوف معتقد بود که مراکز تنوع را همیشه نمی توان معادل خاستگاه گیاهان به حساب آورد ولی عامل ایجاد مراکز تنوع را دورگ گیری بین گونه ها و ارقام مختلف می دانست و عامل جهش ژنی را درجه دوم اهمیت قرار می داد.(1)
|
مراکز |
مثالهایی از گیاهانی زراعی |
|
I. چین II. هندو مالزی III. آسای مرکزی IV. خاور نزدیک V. مدیترانه VI. اتیوپی VII.مکزیک جنوبی و آمریکای مرکزی VIII. آمریکای جنوبی
|
کاهو، ریواس، سویا،شلغم موز،نارگیل، یام بادام، گرمک، کتان،عدس یونجه، سیب ، کلم،چاودار کرفس، نخود، گندم دوروم، نعناع کرچک، قهوه، سورگوم دانه ای، لوبیا لیما، ذرت،پاپایا، پنبه آپلند پنبه مصری،سیب زمینی،آناناس |
|
مراکز پیدایش گونه های گیاهی با توجه به مطالعات واویلوف(3) |
اهلی شدن گیاهان:
بشر بااستفاده از روش های خاص و در طی یک دوره زمانی طولانی توانسته است گیاهان وحشی و علفی را به گیاهان غذایی قابل مصرف انسان یا دام یا هردو تغییر دهد .بدون این کار امکان تداوم زندگی بشر وجود نداشت. چگونگی پیدایش گیاهان زراعی ، موضوع مورد علاقه بسیاری از دانشمندان بوده که با شواهد و تحقیقات مختلف بررسی شده است.اولین بار اهلی نمودن گیاهان در تپه های دجله ، در منطقه ای بین ایران و قسمت های شمالی عراق صورت گرفت.گندم دیپلوئید ، جو و ارزن از اولین گیاهانی بود که اهلی شده و مورد استفاده بشر قرار گرفته اند.براساس مطالعات باستان شناسی ، انسان حدود 15000سال پیش از میلاد مسیح از گندم برای غذای خود استفاده کرده است. این گیاه تا کنون به طور پیوسته در معرض انتخاب طبیعی (عوامل محیطی و رقابت) و یا انتخاب آگاهانه (کار کشاورزان) قرار داشته است.این انتخاب بیشتر بر اساس بوته هایی با خوشه های طویل ، بذور درشت تر و... صورت گرفته و از بذر این گونه گیاهان برای کشت در سال بعد استفاده شده است.
بشر در طول فرآیند اهلی شدن گیاهان ، ابتدا اقدام به جمع آوری بذور و میوه های انواع مختلف گیاهان وحشی نمود.کار مداوم او در جمع آوری بذور تا قبل از کاشت دانه های جمع آوری شده ، منجر به اهلی شدن گیاهان نشد. در طول کشت و عملیات زراعی ، دخالت عواملی نظیر بهبود شرایط زراعی برای گیاهان، اثر برداشت و کشت بذور در اهلی کردن گیاهان موثر است .
1. بهبود شرایط زراعی برای گیاهان:به کار گیری صحیح عملیات زراعی، نظیر شخم زدن، دفع علف های هرز، کوددهی و آبیاری موجب بهبود شرایط محیطی برای رشد گیاه می شود.در چنین شرایطی برخی از ژنوتیپ ها قادر بودند بهتر از سایر ژنوتیپ ها ، پتانسیل ژنتیکی خود را نشان بدهند.
2. اثر برداشت:
بذر گیاهان وحشی در حالت طبیعی به صورت تصادفی روی زمین پراکنده می شود. انسان در گذشته تنها بذوری را جمع آوری نموده است که روی خوشه باقی می مانده انددر نتیجه این انتخاب ارقامی به دست آمده اند که دارای محور خوشه محکم بوده اند .انتخاب مکرر صفت انتخاب خوشه همزمان با تاکید بر افزایش عملکرد، باغث اهلی شدن برخی از گیاهان شددر خصوص اهلی شدن گیاهان زراعی ، بشر بیشتر به دنبال صفات درشتی دانه ، جوانه زدن سریع بذر و یکنواخت سبز شدن آن، بسته بودن غوزه، خوش طعم بودن میوه، خودگشنی و یک ساله بودن گیاه بوده است.
3. کشت بذور:
بذور گیاهان وحشی پس از ریزش ،همه در یک زمان جوانه نزده ، به طور متناوب و در زمانهای متفاوت جوانه می زنند.بشر در درازمدت در طبیعت با انتخاب بذوری که دارای خصوصیت سبز شدن یکنواخت بوده، توانسته است شرایط لازم را برای اهلی شدن برخی از گیاهان فراهم سازد.
معمولا گیاهان اهلی نسبت به گیاهان وحشی دارای تنوع بیشتری هستند.دلیل این امر شرایط بسیار متنوعی است که انسان برای گیاهان اهلی فراهم کرده است، برای مثال، واریته های متعددی در میان گندم های اهلی وجود دارد ، در حالی که تنها بیش از چند گونه مختلف گندم وحشی شناخته نشده است.
تاکنون بیش از 250000 گونه گونه گیاهی به وسیله گیاه شناسان ، شناسایی شده که حدود 3000گونه یا بیشتر آن دارای مصارف تغذیه ای ، صنعتی ، دارویی و غیره می باشند. از این تعداد حدود 150 گونه در قالب 10 خانواده مهم از گیاهان زراعی در سطح وسیع کشت می شوند.
خانواده های مهم مورد نظر انسان و بهنژادگران در برنامه اهلی کردن عبارتند از:
1. گرامینه: نظیر گندک، جو ، نیشکر، سورگوم، ازرن و گندمیان علفی و مرتعی
2. لگومینوزها: مانند، سویا، لوبیای معمولی، نخود، عدس، ماش، لوبیای لیما و گیاهان مرتعی و علوفه ای مثل شبدر و...
3. سولاناسه: مانند سیب زمینی، توتون، بادمجان،فلفل و..
4. کوکوربیتاسه: نظیر،خربزه،خیار،کدو،
5. افوربیاسه:که سردسته آنها کاسا.ا است که گیاهای خوراکی و صنعتی است.
6. کونولوالاسه: مثل سیب زمینی شیرین
7. مالواسه: که پنبه گونه آن
8. پالماسه: شامل نارگیل و خرما
9. موزاسه: مشتمل بر موز الیافی و موز درختی
10. کمپوزیته: مانند آفتابگردان
هدف از مطالعه تکامل گیاهان:به نژادگران به وسیله شناخت عواملی که موجب تکامل طبیعی گیاهان شده اند می توانند از این عوامل در امر به نژادی استفاده کنند. گیاهان مختلف ، اصولا به چند طریقه زیر تنوع پیدا می کنند:
1- جهش ژنی:
به عقیده دانشمندان تنوع و تکامل گیاهان می تواند در اثر تجمع ژنهای جهش یافته صورت گیرد. تعدادی از گیاهان زراعی مانند ذرت، چغندر قند، کتان، سویا، لوبیا، جو، برنج و گوجه فرنگی از این طریق تنوع پیدا کرده اند.
جو اهلی (Hordeum vulgare)احتمالا از جو وحشی(H.spontaneum) منشا گرفته است.
2- دورگ گیری بین گونه ای:
تلاقی بین گونه های مختلف را تلاقی بین گونه ای می گویند. این عامل گرچه به تنهایی در ایجاد تنوع سهم به سزایی ندارد ولی به همراه فرآیند پلی پلوئیدی در تکامل بسیاری از گیاهان دخالت داشته است ، نتایج حاصل از این دورگ گیری ها غالبا به علت اختلاف کروموزمی، عقیم می باشند، و امکان تکثیر آنها به طریقه جنسی وجود ندارد.از این روش برای اصلاح گیاهانی ه از راه غیر جنسی تکثیر می شوند استفاده نمود.
3- انتقال ژنتیکی یا اینترگریسیون:
اگر قسمتی از ریخته ارثی (ژنوتیپ) یک گونه به گونه دیگر منتقل شود و گونه اصلی صفات خود را حفظ کند آن را اینترگریسیون می نامند.به طور مثال: قسمتی از مشخصات
(Zea Mexicana) toesinte خویشاوند وحشی گیاه ذرت ، در ذرت اهلی و قسمتی از ریخته
ارثی ذرت خوشه ای وحشی ، در ذرت خوشه ای معمولی یافت می شود.دورگ های گونهای وحشی و اهلی ذرت خوشه ای،غالبا در طبیعت دیده می شوند.
4- پلی پلوئیدی:
افزایش تعداد کروموزم های یک فرد دیپلوئید را پلی پلوئید می گویند.گندم یکی از گیاهانی است که از طریق پلی پلوئیدی تکامل یافته است .گونه های گندم از لحاظ تعداد کروموزم به سه دسته دیپلوئید و تتراپلوئید و هگزاپلوئید تقسیم می شوند.عقیده بر این است که گونه های هگزاپلوئید (گندم نانوایی) و تتراپلوئید از گونه های دیپلوئید مشتق شده اند.(1)
به طور خلاصه عمده ترین منابع ایجادکننده تنوع و ژنوتیپ های جدید عبارتند از:
1- جهش، نوترکیبی وتنوع مندلی
2- هیبریداسیون بین گونه ای و اینترگریسیون
3- پلی پلوئیدی که شامل اتوپلوئید و آلو پلویید است.(3)
تکامل هدایت شده:
انسانها همیشه گیاهان را مورد بهره برداری قرار داده اند لیکن رابطه انسان و گیاهان با دیگر علف خواران متفاوت بوده است. انسان اصالتا یک باغبان و یک کشاورز است. از ابتدا که اولین کوششها در اهلی نمودن گونه های گیاهی حدود 6 تا 7 هزار سال قبل شد، برخی از گونه ها مورد فشار های تکاملی زیادی قرار گرفته اند.این گیاهان به طور وسیعی تکامل یافته اند.تنوع ایجاد شده در آنها مورد بهره برداری قرار گرفته و ذخیره ژنتیکی آنها هزاران بار تقسیم شده و به نژادها و کالتیوارهای محلی درآمده.
انتخاب اولیه نژادهای اصلاح شده ممکن است کم و بیش تصادفی باشد .تا همین قرن اخیر ما فرضیه ایی علمی که انتخاب اصلح را توجیه نماید نداشته ایم.لیکن ارتقاء نژادهای مطلوب تر از طریق دانه و یا قلمه نسل بعداز نسل نتایج ارزنده ای را حاصل نموده است.
نسبت به تعداد گونه های گیاهی تنها یک کف دستی از آنها به وسیله انسان اهلی شده اند ، یعنی کمتر از 100 نوع مهم 250000نوع ممکن (کمتر از 4درصد) .تنها 4 گونه :گندم، برنج، ذرت،و سیب زمینی بیش از 50درصد کلیه محصولات دنیا را از نظر وزنی تولید می نمایند.
فرهنگها و تمدن های اولیه از طیف وسیع تری از گونه های وحشی بهره برداری می نمودند.واضح است که محصولات انتخاب شده ویژگی هایی را دارا بودند که آنها بر سایر گیاهان ترجیع دادند.البته عنصر شانس نیز در انتخاب آنها دخالتی داشته است.
نتیجه گیری:
بدون شک گیاهان خشکی در حال حاضر نسبت به زمانهای گذشته با تغییرات بیشتر و سریعتر روبه رو هستند.در چند هزار سال اخیر مناطق بزرگی از رویشهای جهان قویا تحت تاثیر انسان قرار گرفته است.انسان ابتدا به سبک چوپانی سازمان یا فته سپس به سبک متمدن با اتکاء به کشاورزی جوامع گیاهی جدیدی و حتی انواع گیاهان جدیدی را آفریده است.متنوع ترین و قدیمیترین جوامع گیاهی ، رویشهای استوائی (گرم و مرطوب) تا این قرن توانسته از این تغییر و تحول در امان بماند.این روشها طی گذشت میلیون ها سال تکامل یافته اند و ما تلاش درستی در شناخت این گیاهان انجام نداده ایم .
چشم انداز آینده:
روشن که مهندسی ژنتیک گیاهان از طریق پدیده های دورگه گیری و انتخاب اولین مرتبه به وسیله زارعین و سپس به وسیله متخصصین اصلاح نباتات برای هزاران سال ادامه داشته است.چیزی که اخیرا امکان آن ایجاد شده وارد ژنهای کاملا خارجی حتی ژنهای حیوانات به درون گیاه می باشد که بتواند ویژگیهای خود را در گیاه بنمایاند.این تکنولوژی جدید هنوز بایستی خود را تثبیت کند لیکن چشم انداز بسیار هیجان انگیزی در پیش است.(2)
در عصر مدرن، بهنژادگران کمک به بهبود عملکرد، ارزیابی و کیفیت در محصولات زراعی را برای بهبود،سازگار کردن در اقلیم ها و محیط های مختلف ویا سیستم های مدیریت را جستجو می کنند.
محصولات غذایی زراعی اصلی در جهان امروزی ابتدا اهلی کردن آنها در 8 مرکز یا بیشتر را در بر می گیرند.که نزدیک غرب (منطقه حاصلخیز برای گندم، جو ،نخود فرنگی)در آمریکا(مکزیک برای ذرت ،سیب زمینی و لوبیا برای پرو) در آسیای شمالی(برنج) و چین (برنج و لوبیا)
اینها از اولین نسل اجداد وحشی زمین می باشند که سازگار شده و باقی مانده اند.که دو مرکز خاستگاه را احاطه کرده اند.
برای عملکرد گیاهان بزودی کولتیوار های انتخاب کرده بودند برای کیفیت و صفات دیگر ، برای نگه داری از دانه و رشد گیاه و نگهداری ا رآن ها و آنها همچنین تکنولوژی هایی برای نگه داری سالم بذر ها ایجاد کرده بودند که برای محصول جدید و بعدی از خسارت ها جلوگیری کرده بودند، از نظره بیماری زا.
In modern times, plant breeders have south to improve further the yield,reliability and quality of crops by improving adaptability to different climatic environments and /or management systems.
The major food crops of the world today were first domesticated in eight or more centres of origin,including the Near East(the 'fertile crescent' for wheat,barley,pea).the Americas (Mexico for maize,peru,for potato and phaseolus bean);South Asia(rice).and china (rice,soybean)(Evans 1993).the wild ancestors of these first landraces were adapted to survive and reproduce under the environmental conditions prevailing in the centre of origin(fitter and Hey 2002).the early cultivators selected plants for yield ,quality and other useful characters such as retention of the seed by plant at maturity and absence of seed dormancy,they also developed technologies for the safe storage of seeds,tubers or other propagules for the next crop,to prevent losses caused by pathogens,predation or premature resumption of growth.
de
منابع:
1- کتاب اصول اصلاح نباتات، تالیف دکتر محمد فارسی –دکتر عبدالرضا باقری، انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد1383
2- کتاب تنوع و تکامل گیاهان خشکی، مارتین اینگرویل، ترجمه دکتر هرمز دیار کیان مهر.انتشارات فردوسی مشهد1383
3- کتاب اصول و مبانی اصلاح نباتات، گردآوری و تدوین،سید علی محمد میر محمدی میبدی، دانشگاه صنعتی اصفهان،1386
4- کتاب اصول و مبانی زراعت، تالیف: دکتر محمد رضا خواجه پور ، جهاد دانشگاهی اصفهان
5- The physiology of crop yield-robert hey & john porter
مطالب مشابه :
توصیه به مسافران نوروزی در خصوص سفر مسوولانه در قبال حیات وحش
محصولات ساخته شده از عاج فیل، استخوان حیوانات وحشی، صدف، لاکِ بقای آنها و راز طبیعت
ده حیوان جالب
حیوانات به طور غریزی تلاش بسیاری برای بقای تا توسط حیوانات وحشی راز جذابیت اسب
هنر دوران سنگی
راز هنر گلچین برای نشان دادن حیوانات در این غارها به کار برده نقش مهمی در بقای
تب شالیزار (تب بیجار)
را برای بقای این جوندگان و حیوانات وحشی مانند و به دنبال راز و رمز
سرآقاسید ، ماسوله ای دیگر
(حمله حیوانات وحشی پر رمز و راز، خود را به رخ اکوتوریسمی، بقای طبیعت بکر
نظریات تکاملی (داروینیسم و لامارکیسم)
مراتب بیشتر از حیوانات وحشی است به عنوان برای حفظ بقای خود و برای راز خوشبختی
ماداگاسکار و انقراض نسل حیوانات نادر
در تعداد حیوانات وحشی و افزایشی بقای گونه‌های محلی مانند راز
تکامل گیاهان زراعی
را که بقای گیاهان وحشی را در حتی ژنهای حیوانات به درون راز اين حضور را
تاریخچه کالیبر های ساچمه زنی
كشف راز شباهت کاهش شانس بقای گونه‌ها با رشد جمعیت حیوانات وحشی در مناطق
وضعیت زنان در فرایند تاریخ کهن و جدید(قسمت اول)
فرانسویان معتقد بودند که زن رفیق مار و شیطان است که برای بقای در قبایل وحشی زن اگر راز
برچسب :
راز بقای حیوانات وحشی