برنج‌غذاي اصلی و تامین کننده تقریباً 21 درصد از کالري مورد نیاز بیش از نیمی از جمعیت رو به رشد جهان به شمار می‌رود، که می توان آن را در طیف وسیعی‌از محیط‌ها، حتی در مناطقی که براي سایر محصولات مناسب نیست، کشت نمود. برنج‌مانند بسیاري دیگر از محصولات استوایی، به مجموعه بزرگی از تنش‌هاي زیستی (قارچ‌ها، باکتري‌ها، نماتدها، حشرات و ویروس‌ها) و غیر زیستی (شوري، خشکی، گرما و سرما ) که باعث کاهش عملکرد و خسارت اقتصادي می‌شوند، حساس است. بر این اساس، نگرانی اصلی در تحقیقات کشاورزي فعلی، بهبود تحمل گیاه به تنش‌هاي زیستی و غیرزیستی و افزایش بهرهوري است. اصلاح برنج فرآیندي زمان بر و پرهزینه است، اگرچه فناوري‌هاي جدید، زمان و هزینه مورد نیاز براي توسعه روش‌ها و آزمایشات جدید اصلاحی را کاهش داده‌اند. اما اخیرا دو چالش در افق تولید برنج ظاهر شده است. اولین و مهم‌ترین چالش، افزایش تقاضا براي برنج است که فشاري مضاعف بر اصلاح برنج وارد می‌کند که تولید برنج براي تغذیه جمعیت روزافزون در آینده را باید افزایش داد. چالش‌هاي پیش‌بینی شده زیادي براي افزایش تولید برنج در قرن بیست و یکم وجود دارد، از جمله کاهش مساحت زمین اختصاص داده‌ شده به کشاورزي، افزایش آلودگی محیط زیست و تخریب زمین. تغییرات اقلیمی با گرم شدن جهانی زمین نیز در آینده بر پایداري عملکرد و حفظ امنیت غذایی تأثیر منفی خواهد گذاشت. این تهدیدات رو به رشد از عوامل تقویت‌ کننده متقابل است که منجر به افزایش شدید تقاضا براي تولید می‌شود. این افزایش به ویژه در کشورهاي در حال توسعه که نه تنها فقر و رشد جمعیت در آن‌ها بالاست، بلکه تغییرات اقلیمی نیز به شدت دست‌خوش تغییر می‌باشد ، قوی‌تر خواهد بود. این عوامل نه تنها سطح عمومی تقاضا را افزایش می‌دهند، بلکه سرعت افزایش را نیز تسریع می‌کنند. از این‌رو، روش‌هاي اصلاحی نه تنها نیاز به توسعه و بهبود کمی و کیفی ارقام جدید برنج دارند، بلکه آن‌ها را نیز سریع تر به جامعه بهره بردار معرفی کند. این چالش‌ها مستلزم تجدید‌نظر شدید در روش‌هاي بهنژادي فعلی است تا بتواند نیازهاي آینده را برآورده کند. با این حال، یک محدود یت اصلی برا ي بهبود عملکرد محصول تحت تنش غیر زیستی، عدم درك ما از سازوکارهاي پیچیده فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی، رشدي و ژنتیکی است که زمینه ساز تحمل به تنش‌هاي محیطی است، و مشکل بعدي در ترکیب آلل‌هاي مطلوب براي تنش شوري در برنج ایجاد یا بهبود ژنوتیپ‌هاي پرمحصول است . یافته‌هاي اخیر ترکیب بسیار پیچیده‌اي از سازوکارهاي واکنش را نشان می‌دهد که در تنظیم سازگاري گیاهان به شرایط تنش شوري دخیل هستند. به عنوان مثال، شبکه‌هاي ژنتیکی و بیوشیمیایی مشترك و مسیرهاي انتقال پیام رسان مشترك بخشی از پاسخ گیاه به تنش شوري هستند . این نوآوري‌ها همگام با پیشرفت‌هاي اخیر در ژنتیک مولکولی و اصلاح مولکولی اکنون مسیرهاي جدیدي را براي بهبود تحمل گیاهان به شوري ارائه می‌دهد. استفاده از فناوري‌هاي جدید مانند هرمی کردن ژن و صفت، گزینش با کمک نشانگر، انتقال ژن و اصلاح جهش ممکن است نه تنها به توسعه سیستم‌هاي جدید تولید برنج منجر شود، بلکه درك ما از تحمل به تنش شوري نیز ارتقاء می‌دهد. بهبود ژنتیکی این محصول در طول دهه‌هاي اخیر منجر به معرفی ارقام و دستاوردهاي بزرگی در افزایش عملکرد و حفظ امنیت غذایی شده است. این کتاب ابتدا بر تلاش‌ها براي دستیابی به تنوع ژنتیکی موجود در ژرم پلاسم گیاهی و خویشاوندان وحشی و تغییر و ایجاد تنوع ژنتیکی با استفاده از روش‌هاي به نژادي، جهش، تراریخته و انتخاب به کمک نشانگرهاي مولکولی متمرکز است. همچنین این کتاب طیف وسیعی از روش‌هاي اصلاح ژنتیکی و مولکولی براي کسانی که تازه وارد این مبحث شده‌اتد را ارائه می‌دهد و همچنین براي کسانی که به دنبال روش‌هاي غربالگري فنوتیپی و ژنوتیپی پیشرفته‌تر هستند، مناسب است. در ادامه طیف وسیعی از گزارش‌ها و رویکرد‌هاي مربوط به عوامل تعیین کننده تحمل به تنش شوري را از سطوح فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی، رشدي، ژنتیکی و فناوري‌هاي جدید موجود براي مدیریت این عوامل براي بهبود ژرم پلاسم مورد بحث قرار می‌دهد. در واقع این کتاب به دنبال ترکیب بخش گسترده‌اي از دانش و تخصص در مورد عوامل کلیدي تعیین کننده تحمل به تنش شوري با رویکردهاي مدرن بهبود محصول براي دانشجویان است. بنابراین می‌توان درك کاملی از سازوکار تنش شوري براي ایجاد تنوع و توسعه واریته‌هاي جدید با پتانسیل عملکرد بالا و پایداري در برابر شرایط محیطی، آب و هوایی و موقعیت جغرافیایی به عنوان یک راه حل مناسب براي افزایش تولید محصول بدست آورد . از اینرو اطلاعات ارائه شده در اینجا به ویژه براي دانشجویان و بهنژادگران گیاهی مفید خواهد بود.

تاریخچه برنج2

طبقه بندي برنج 2 

سطح زیر کشت و میزان تولید برنج 

چالش‌هاي تولید برنج 6

اهمیت بررسی تنوع ژنتیکی 7

تنوع ژنتیکی و انواع آن 7

منشاء تنوع ژنتیکی 8

تنوع ژنتیکی، حفاظت و استفاده از ذخایر ژنتیکی گیاهی 10

اهمیت تنوع ژنتیکی در ذخایر ژنتیکی گیاهی 12 

عوامل موثر بر تنوع ژنتیکی 13

استفاده از منابع ژنتیکی گیاهی در بهبود محصولات زراعی 16 

عوامل اصلی موثر بر تنوع ژنتیکی 17 

انتخاب 17 

مهاجرت 17

 رانش ژنتیکی 17 

جریان‌هاي ژنی 18 

 تولید مثل جنسی 18

جهش 18 

انواع روش‌هاي جهش 20 

 جهش‌هاي خودبخودي 20 

جهش‌هاي القایی 20 

 جهش‌زایي فیزیکی 20 

جهش‌زایی با استفاده از مهندسی ژنتیک 20 

جهش‌زایی شیمیایی 21

مروري بر کاربرد القاء تنوع ژنتیکی با جهش‌زایی 22

ملاحظات عملی در گیاهان به دست آمده از جهش 25 

غربال فنوتیپی جمعیت‌هاي موتانت 26 

غربال ژنوتیپی جمعیت‌هاي موتانت 28 

نشانگرهاي ژنتیکی 29

تعریف نشانگر ژنتیکی 29 

انواع نشانگرهاي ژنتیکی 29 

نشانگرهاي ریخت شناسی (مورفولوژیکی) 30

نشانگرهاي سیتولوژیکی 30 

نشانگرهاي بیوشیمیایی 30 

 کارایی نشانگرهاي مولکولی در بررسی تنوع ژنتیکی 34 

تنوع شوري 39

تنش و انواع آن در گیاهان 39

اثرات شوري خاك بر رشد گیاهان 40

فاکتورهاي موثر بر تحمل به شوري 42 

فاکتورهاي زراعی 42

فاکتورهاي محیطی 42 

ساختار و بافت گیاه 42

اثرات تنش شوري بر فعالیت‌هاي متابولیکی گیاهان 43

استراتژي‌هاي تحمل به تنش شوري در گیاهان 46

روش تحمل یا اسمزي 47 

اجتناب از شوري 48 

تنش اسمزي 48 

سازوکارهاي بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی تحمل به شوري 49 

هموستازي یون و تحمل به شوري 50 

تجمع محلول‌هاي سازگار و حفاظت اسمزي 54 

تنظیم آنتی اکسیدانتی تحمل به شوري 59 

نقش پلی آمین‌ها در تنش شوري 68

نقش نیتریک اکسید در تحمل شوري 70 

تنظیم هورمون آبسزیک اسید در تحمل به شوري 71 

اثر شوري بر مراحل مختلف رشد برنج 72 

ارزیابی مولکولی 77

بیان ژن‌ها در واکنش به تنش شوري 77

 ژن‌هاي مرتبط با مسیرسیگنالینگ شوري 79 

فاکتورهاي رونویسی واکنش دهنده به تنش شوري 84 

ژن‌هاي مرتبط با سازوکارهاي فیزیولوژیکی و مولکولی تحمل به شوري 90

ژن‌هاي پاسخ دهنده به هوموستازي یون‌ها در شرایط تنش یونی 91 

ژن‌هاي مرتبط با به تنظیم اسمزي در تنش شوري 95 

ژن‌هاي واکنش دهنده به حرکات روزنه در تنش شوري 96

فهرست منابع  103