‏نمایش پست‌ها با برچسب بیو تکنولوژی. نمایش همه پست‌ها
‏نمایش پست‌ها با برچسب بیو تکنولوژی. نمایش همه پست‌ها

۱۳۸۷ مهر ۱, دوشنبه

بیو تکنولوژی

گلخانه
بیوتکنولوژی ، روش جدیدی برای پرداختن به تکنیک کشت وکار است.
با دست یابی به شیوه های کاربردی فن آوری موجودات زنده می توان محصول بیشتر ، گیاه مقاوم تر وحتی محصول بهتر تولید نمود. دردوهزار سال قبل از میلاد مسیح ، مصری ها جو را تخمیر کرده یا ازانگور سرکه تولید می کردند. آنان به اصول تخمیر پی برده بودند یا درواقع به نوعی بیوتکنولوژی دست یافته بودند. نتیجه ای که گرفته می شود این است که بیوتکنولوژی سابقه ای دیرینه دارد، درواقع تا آنجا که به کشاورزی ارتباط می یابد، واژه بیوتکنولوژی روش جدیدی برای پرداختن به تکنیک کشت وکار است. یعنی با دست یابی به شیوه های کاربردی فن آوری موجودات زنده می توان محصول بیشتر، گیاه مقاوم تروحتی محصول بهتر تولید نمود.
این علم امروزه توانسته است برروی ژن موجودات زنده کاربکند وتغییراتی درجهت هدفهای پیش بینی شده درمواد بدهد، یعنی درواقع درنحوه اطلاعات وراثتی سلولهای زنده دخالت کند وموفق به تولید گونه های جدید وبهتری گردد.

درحدود بیست سال اخیر دو کار بنیادی واصولی درتکنولوژی کشاورزی صورت گرفته است . یکی تکنیک بهره برداری های مختلف ازسلول گیاهی ودیگری استفاده از بافت گیاهی با شیوه های ترکیب جدید ژنها. به بیان دیگر با شیوه کاربردی جدید می توان ضمن جدا کردن سلول یک گیاه، به تنهائی آن را وادار به تکثر نمود و بعدا" به خاک انتقال داد. زیرا امکان کشت سلولی برای همه گیاهان موجود برروی کره زمین عملی است. یکی از نتایج این شیوه صرفه جوئی ازنظر وقت وفضای کشت وکار است. ازطرفی این روش تکثیر گیاهی نتایج بهتری برای هدف تعیین شده به دست می دهد. درواقع یک سانتی مترمکعب ازبافت یا اندام که چندین میلیون سلول مانند هم دارد ، بالقوه می تواند میلیون ها بوته هم خواص با آن گیاه باشد. درواقع این شیوه کار بذر و قلمه را به نحو بهتری انجام می دهد. ضمنا" می توان به خواص وراثتی گیاه پی برد و برای رشد و نمو آن تا مرحله به ثمرآمدن زمان صرف نکرد. به عبارت دیگر این شیوه روشی است که امکان مطالعه بهتر گیاه را درکمترین زمان و با بیشترین ضریب اطمینان به دست می دهد. حتی می توان با جدانمودن دیواره سلولی یک گیاه، چند سلول را از نظر محتوا به هم آمیخت. دریک آزمایشگاه تحقیقاتی به نام ماکس پلانک درآلمان ضمن آزمایشی معلوم شدکه ازمیان چهل و دو هزار بافت سیب زمینی مورد آزمایش فقط 173 بافت یعنی چهار درصد بافت ها دربرابر بیماری قارج سیب زمینی مقاوم بودند، این بافت تکثیر گردید تا درمرحله گیاه کامل به مزرعه انتقال داده شود. نتیجه ای که حاصل آمد این بود که این گونه جدید واقعا" نسبت به قارچ مقاوم است وبه سمپاشی نیازی ندارد . این شیوه دست یابی به گونه های مقاوم فقط درمدت هشت ماه عملی گردید. درصورتیکه در سالهای 1975 تا 1980 ، این کار ازطریق روشهای اصلاح نباتات حد اقل ده تا پانزده سال زمان می طلبید. این کار برای گیاهان دیگر ازجمله نخل روغنی حداقل سی سال زمان نیازدارد. درحال حاضر درکشورهای صنعتی این شیوه بسیار رواج یافته وتحولات شگرفی به وجود آمده ونتایج کارهای چندین ساله محققین به تولید انبوه رسیده است.
درشیوه کشت سلول یا بافت گیاهی درحالی که ساختار ژنتیکی دراصل بدون تغییر می ماند با دخالت درنحوه کار خواص وراثت، ماده ارثی را تغییر می دهند. درواقع حاملهای وراثتی را جدا نموده وداخل گیاه گیرنده کرده و به این ترتیب گیاه جدیدی به دست می آورند .
برای وارد کردن اطلاعات ارثی از میکرو ارگانیسم ها استفاده می کنند. ولی باید دقت کنند از میکرو ارگانیسم هائی استفاده شود که آماده قبول ژن خارجی درساختار سلولی خودباشند، یا به تعبیر دیگر بتوانند ازنظر ژنتیکی به گیرنده قابل انتقال باشند. یکی دیگر از دستاوردهای بیوتکنولوژیکی، آنزیم تکنولوژی است که به آن ((بیو کاتالیزور)) هم می گویند، کابرد آنزیمها طوری است که واکنش شیمیائی درگیاه وجانوررا هزاربرابر سریعتر می نماید.
هم اکنون کاربرد آنزیمها درتولید مواد شیرین کننده عملی شده است.
درانواع پودررختشوئی، غذای کنستانتره دامی ودر تخمیر ها کارهای متنوعی انجام گرفته وتولیدات با کیفیت بسیار بهتری به بازار عرضه می شوند. درواقع کاربرد آنزیم درتولیدات غذائی موجب ایجاد یک صنعت جدید گردیده است.ضمنا" به وسیله همین صنعت پروتئین تولید می شود. این عمل نتیجه ایجاد تغییرات ژنتیک دربعضی از باکتریها است. پروتئینی که به این ترتیب حاصل شده درمبارزه با بیماریهای دامی وانسانی به کاررفته است. یعنی با مصرف این نوع پروتئین بعضی بیماریها به انسان ودام حمله نمی کنند. حتی دانشمندان موفق شده اند به کمک این شیوه پروتئین مصنوعی نیز تولید نمایند. کمسیون جهانی طرفداران توسعه دانش بیوتکنولوژی براین عقیده اند که افق دید این عمل بسیار وسیع تر ازگذشته بوده واهداف والائی چون رفع مشکلات سلامتی ، تغذیه ، محیط زیست و نیز مواد اولیه را بسیار سریع تر از شیوه های سنتی گذشته تامین خواهند نمود. معمولا" تولیدات سالم تر، فشار کمتری بر محیط زیست وارد می کند. این مواد نیاز به انرژی کمتری دارند و دست آخر اینکه مواد حاصل ازبیو تکتولوژی مضربه حال طبیعت نیست. ازطرف دیگر میکرو ارگانیسم ها قادرهستند از مواد آلی با قیمانده درشهرها ومزارع وآبهای آلوده درکشاورزی مواد الکلی وپروتئین به دست دهند.

۱۳۸۷ شهریور ۱۸, دوشنبه

فناوری نانو

فناوری نانو در کشاورزی

ضرورت بکارگيری فناوری نانو در علوم کشاورزی و صنايع غذایی:

طبق آخرين گزارش سازمان ملل متحد ، حدود 800 میلیون نفر از جمعيت جهان دچار فقر غذايی هستند ، شمار افراد قرار گرفته در زير خط فقر (از نظر تامین انرژی مورد نياز روزانه ی بدن) روز به روز در حال افزايش است.


جديد ترين پيش بینی ها حاکی از آن است که اين آمار تا سال 2020 ميلادی به رقمی بالغ بر یک میليارد نفر خواهد رسيد و اين بدان معنا ست که حفظ نوع بشر در بلند مدت و نجات خيل عظيم انسان ها از خطر گرسنگی ، نيازمند توجه ويژه ی متخصصان و سياست مداران امروز جهان به توسعه ی پایدار و همه جانبه ی صنعت کشاورزی است.


همان طور که می دانيد ورود نسل اول فناوری ها به عرصه ی کشاورزی ، در چند دهه ی گذشته منجر به وقوع انقلاب سبز و گذر از کشاورزی سنتی به کشاورزی صنعتی گرديد ، در اين دوره افزايش چشمگيری در کيفيت و کميت محصولات کشاورزی صورت گرفت که البته در کنار آن استفاده ی بی رويه از منابع مشکلاتی را نيز در پی داشت.


اکنون با گذشت سالها از وقوع انقلاب سبز و کاهش مجدد نسبت رشد توليدات کشاورزی به جمعيت جهان ، لزوم به کارگيری فناوری های جديد در صنعت کشاورزی پیش از هر زمان ديگری آشکار است.


در اين بين فناوری نانو به عنوان يک فناوری بین رشته ای و پيشتاز رفع مشکلات و کمبود ها در بسیاری از عرصه های علمی و صنعتی ، به خوبی جايگاه خود را در علوم کشاورزی و صنايع وابسته آن به اثبات رسانيده است. فناوری نانو کاربرد های وسيعی در همه مراحل توليد ، فراوری ، نگهداری ، بسته بندی و انتقال توليدات کشاورزی دارد.


ورود فناوری نانو به صنعت کشاورزی و صنايع غذایی متضمن افزايش ميزان توليدات و کيفيت آن ها ، در کنار حفظ محيط زيست و منابع کره ی زمين می باشد.


در ادامه نگاهی دقيق تر به کاربرد های گسترده ی فناوری نانو در هريک از زير شاخه های صنعت کشاورزی داريم.


کاربردهای نانو در زراعت :
) کشاورزی دقيق- خاص مکانی)
بطور كلی كشاورزی‌ دقيق يك نوع نگرش جديد در مديريت مزرعه است. امروزه با استفاده از نانو سنسورها مشخص می شود كه هر قسمت كوچك از مزرعه به چه ميزان عناصر غذائی و سم نياز دارد و بدين وسيله از آلودگی‌ محيط زيست جلوگيری‌کرده ، سلامت محصولات و افزايش بازده اقتصادی‌ راممكن می سازد.


نانو سنسور ها می توانند با کنترل دقيق وگزارش دهی به موقع نياز های گياهان به مرکز پردازش اطلاعات سيستم را در نگهداری محصولات ياری نمايد.


- ايجاد گلخانه‌هاي كم‌هزينه‌تر با هدف صرفه‌جويي در مصرف انرژي و دوام بيشتر در برابر رطوبت


ساختارهاي نانويي مي توانند گلخانه هايي در حجم كم اما انبوه پديد آورند كه تقريباً با اندازه ای برابر 10 درصد كل مزارع زير كشت در حال حاضر ، مي توانند جمعيت كنوني جهان را تغذيه نمايند. در اين صورت ميليونها هكتار از زمين هاي كشاورزي به محيط هاي طبيعي براي سكونت حيوانات در سراسر جهان باز گردانده مي شوند .

کاربردهای نانو در اصلاح نباتات :


انتقال ژن های مورد نظر به سلول های گياهی با استفاده از نانومواد
در اين روش از سامانه ی رسانش نانوذرات طلای پوشيده با DNA يا RNA بداخل سلول استفاده می شود.
ساخت ابزارهاي جديد براي بيولوژي سلولي و مولكولي
اين ابزار ها جهت تعيين مولكول‌هاي خاص ، شناسايي و جداسازی آن ها استفاده می شوند و کاربری بسياری دارند که از این بين می توان به موارد زير اشاره کرد ؛
تكنولوژي و علم توليد مثل ، اصلاح نژاد حيوانات و گياهان ، تبديل ضايعات به انرژي و محصولات جانبي مفيد و علم و تكنولوژي كودسازي
- اصلاح بذور به شيوه اتمی

کاربردهای نانو در توليد سموم و کود های موثر و کم خطر :
ذرات سموم کشاورزی به وسیله عواملی از قبیل باد ، وارد هوا شده و با ورود به سیستم تنفسی انسان ، آن را در معرض انواع بیماری های استنشاقی قرار می دهد ، تحولات نانوفناوری ، با افزایش میزان سوددهی و کاهش عوارض سموم کشاورزی ، معضلات ناشی از این سموم را رفع می کند و آنها را به محصولاتی کاملاً مفید تبدیل می کند.


- توليد سموم و كودهاي شيميایي با استفاده از نانوذرات و نانوكپسول ها
اين نسل از سموم و کود ها قابليت رهايش كنترل شده يا تاخيري ، جذب و تاثيرگذاري بيشتر و سازگاری با محيط زيست را دارا هستند.
تولید كريستالهاي نانویی جهت افزایش كارايي استفاده از آفت‌كش‌ها
استفاده از كريستالهاي نانویی امکان كاربرد آفت‌كش‌ها با دُز هاي كمتر را فراهم می آورد و اين یعنی به حداقل رساندن ورود این ترکيبات خطرناک به طبيعت.


-توليد نانوکودها (Nanofertilizers)
اين ترکيبات نانويی به سرعت و به صورت کامل جذب گياه شده و به خوبی نيازها و کمبود های غذايی آن را مرتفع می سازد.


کاربردهای نانو در گیاه پزشکی :


- کنترل فعاليت های اجزای سلولی گياهان بدون آسيب رسانی به آنها


شيوه های کنونی برای بررسی سلول ها بسيار ابتدايی است و دانشمندان برای شناخت آنچه که در سلول اتفاق می افتد ناگريزند سلول ها را از هم بشکافند و در اين حال بسياری از اطلاعات مهم مربوط به سيالهای درون سلول یا ارگانهای موجود در آن از بين می رود. پيشرفت های نانوفناوری بطور خاص مطالعات بنيادی زيست شناسی را تقويت خواهد کرد.


محققان اميدوارند در آينده ای نه چندان دور با استفاده از نانوفناوری موفق شوند فعالیت اجزای هر سلول را تحت کنترل خود در آورند.
هم اکنون گام های بلندی در اين زمینه برداشته شده ، به عنوان نمونه دانشمندان میتوانند فعالیت پروتئین ها و مولکول D.N.A را در درون سلول کنترل کنند.


به کمک نانوفناوری روش جدیدی برای بررسی بیان ژن و آنالیز mR.N.A سلولهای زنده بدون مرگ یا تخریب آنها با استفاده از میکروسکوب نیروی اتمی AFM ارائه شده است.


- حسگرهاي هوشمند و سيستم‌هاي حمل هوشمند
به منظور رديابي و مبارزه ی سريع و مفيد با ويروس‌ها و ساير عوامل بيماریزا گياهي به کار می روند.


- تيمار مولكولي بيماريها، رديابي سريع بيماريها، افزايش توانمندي گياهان براي جذب مواد مورد نياز
کاربردهای نانو در تصفيه ی آب و ادوات آبياری:


- نمک زدایی و تصفیه ی اقتصادی تر آبها جهت شرب و کشاورزی
سازمان ملل پیش بینی کرده که در سال 2025 ميلادی ، 48 کشور جهان (معادل 32% جمعیت جهان) دچار کمبود آب آشامیدنی و کشاورزی می شوند، تخلیص و نمک زدایی آب به کمک نانوفناوری از زمینه های مورد توجه در دفاع پیشگیرانه و امنیت زیست محیطی است.


سامانه های نانويی طراحی شده می توانند آب دریا را با صرف انرژی 10 برابر کمتر از دستگاه اسمز معکوس، و 100 برابر کمتر از دستگاه تقطیر،نمک زدایی کنند.


استقاده از نانو ذرات و نانوفیلترها امکان تصفیه و بهسازی آب را با سرعت و دقت بیشتر فراهم می کند همچنين استفاده از نانو فیلترها در حذف آلودگیهای میکروبی آب (Bioremediation) کاربری گسترده ای دارد.


- بي خطر ساختن مواد آلاينده آب و خاک و قابليت بازيافت آنها


- ساخت سوپر جاذبهاي آب از پليمرها و مواد کامپوزيت
اين مواد به منظور ذخيره و حفظ رطوبت بيشتر در خاک طراحی گرديده اند و استفاده از آنها به ويژه در مناطق خشک و کم آب در افزايش ميزان عملکرد بسيار مفيد خواهد بود.


- ساخت مواد پوششي جديد و کارا براي پوشش درون لوله هاي فلزي
این مواد پوششی به منظور جلوگيري از خوردگي ناشي از سيالات و کاهش زبري جداره لوله ها به کار می روند.


- بکار گيري پليمرهاو مواد کامپوزيت براي توليد انواع قطره چکان
قطره چکان هاي ساخته شده با اين مواد قابليت تنظيم دقيق فشار آب را دارند همچنين به واسطه ی نوع مواد اولیه ی مورد استفاده اين قطره چکان ها نسبت به نفوذ ريشه گياه مقاوم هستند.


کاربرد های فناوری نانو در علوم کشاورزی و صنايع غذایی ، به کاربری نانو در حوزه های خاکشناسی ، ماشين آلات کشاورزي ، صنايع غذايي ، علوم دامی و شاخه ی مهم و پر اهميت ذخیره سازی و انتقال توليدات کشاورزی و صنايع غذایی نیز به اثبات رسیده که مبحث خاص خود را می طلبد .