بیوتکنولوژی، مهندسی ژنتیک و توانایی دستور زی موجودات و گیاهان، بعد جدیدی از پیشرفت‌های علمی بشر در اواخر قرن بیستم است که توانسته طی چند سال جایگاه ویژه‌ای را به خود اختصاص دهد.

برطبق تعریف سازمان خواربار جهانی (فائو) بیوتکنولوژی شامل هرنوع استفاده تکنیکی از سیستم‌های بیولوژیکی، ارگانیسم‌های زنده و یا مشتقات آنها به‌منظور ایجاد و تغییر فراورده‌ها جهت مصارف خاص است. این مفهوم نه‌تنها شامل تکنولوژی DNA نو ترکیب نظیر مهندسی ژنتیک برای تولید ارگانیسم‌های تراریخته می‌باشد بلکه سایر جنبه‌های بیوتکنولوژیکی غیر تراریخته نظیر ژنومیکس، پروتئومیکس، اصلاح به‌کمک نشانگرها، ریزازدیادی و ابزارهای تشخیصی را نیز شامل می‌شود.

در مجموع می‌توان گفت بیوتکنولوژی شامل هر تکنیکی است که از ارگانیسم‌های زنده و یا بخشی از آنها برای تولید و تفسیر فراورده‌های خاص استفاده می‌کند تا حیوانات و گیاهان را بهبود بخشیده و یا میکروارگانیسم‌ها را برای مصارف خاص توسعه دهد.

این کتاب با هدف معرفی بیوتکنولوژی گیاهی و نحوه بهره‌برداری از آن در بخش کشاورزی در شش فصل تدوین شده است. در تدوین فصول آن، سرفصل درس بیوتکنولوژی گیاهی مدنظر قرار گرفته و براین‌مبنا، مطالب مربوط به هر فصل برای تأمین اهداف پیش‌بینی شده دراین درس گنجانیده شده است.

در تدوین مطالب این کتاب سعی شده است تا حدممکن مطالب موردنیاز مربوط به سرفصل این درس موردتوجه قرار گیرد.

تعاریف مربوط به بیوتکنولوژی و تاریخچه آن، کشت بافت و کاربردهای آن در اصلاح نباتات، نشانگرهای مولکولی، مهندسی ژنتیک، همسانه‌سازی ژن‌ها و درنهایت اخلاق زیستی و ایمنی زیستی در فصول مختلف این کتاب مورد بررسی قرار گرفته و یافته‌های جدید این علم در بخش‌ها معرفی شده است.

کتاب حاضر در 235 صفحه با قیمت 23 هزار ریال در اختیار دانشجویان، محققان و تمامی علاقه‌مندان قرار دارد.

پیشگفتار.................................................................................................................... 11

فصل 1: تعاریف، تاریخچه و اهمیت.............................................................................. 13

تعریف بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک............................................................................... 16

منشأ و تاریخچه بیوتکنولوژی........................................................................................... 17

تقسیم‌یندی بیوتکنولوژی............................................................................................... 20

اهمیت و کاربرد بیوتکنولوژی در اصلاح نباتات....................................................................... 25

فصل 2: کشت بافت‌های گیاهی................................................................................. 29

محیط کشت و اجزای آن................................................................................................. 32

اجزای محیط کشت....................................................................................................... 34

PH محیط کشت........................................................................................................... 39

تهیه ریزنمونه............................................................................................................... 39

ضدعفونی نمونه‌های گیاهی، محیط کشت و محل کار......................................................... 40

انواع کشت بافت.......................................................................................................... 41

باززایی گیاهان............................................................................................................. 45

ریز ازدیادی.................................................................................................................. 46

تنوع سوماکلونال.......................................................................................................... 48

عوامل ایجاد تنوع سوماکلونال......................................................................................... 51

تولید گیاهان پلوئید و دابل هاپلوئید.................................................................................. 55

مزایای تولید گیاهان پلوئید در اصلاح نباتات........................................................................ 56

کاربردهای کشت بافت در اصلاح نباتات.............................................................................. 56

فصل 3: همسانه‌سازی ژن‌ها..................................................................................... 61

اصول تکنولوژی DNAی نوترکیب........................................................................................ 63

مراحل همسانه‌سازی ژن‌ها............................................................................................ 63

آنزیم‌های برشی........................................................................................................... 64

انواع آنزیم‌های برشی.................................................................................................... 65

نامگذاری آنزیم‌های برشی نوعII...................................................................................... 66

مکان‌های برشی آنزیم‌ها................................................................................................ 66

نوع انتهای حاصل از برش............................................................................................... 67

ایزوشیزومرها............................................................................................................... 68

نقش اندونو کلئازهای برشی در مهندسی ژنتیک................................................................ 69

سایز آنزیم‌های مهم در مهندسی ژنتیک........................................................................... 69

ناقلین همسانه‌سازی.................................................................................................... 71

پلاسمیدها.................................................................................................................. 73

ناقلین باکتریوفاژی......................................................................................................... 79

کاسمیدها................................................................................................................... 84

ناقلین یوکاریوتی.......................................................................................................... 84

واکنش زنجیره‌ای پلیمراز................................................................................................. 85

طراحی آغازگرهای الیگونوکلئوتیدی.................................................................................. 89

کاربردهای PCRو........................................................................................................... 90

فصل 4: نشانگرها و کاربرد آنها در اصلاح نباتات............................................................ 93

تعریف نشانگر.............................................................................................................. 94

نشانگرهای مورفولوژیکی............................................................................................... 95

نشانگرهای بیوشیمیایی............................................................................................... 96

نشانگرهای DNAو......................................................................................................... 98

الکتروفورز.................................................................................................................... 100

نشانگرهای مولکولی کلاسیک........................................................................................ 102

نشانگرهای مولکولی جدید............................................................................................. 104

نشانگر RFLPو.............................................................................................................. 104

نشانگرهای مولکولی مبتنی بر PCRو............................................................................... 110

نشانگر SSRو............................................................................................................... 116

نشانگر AFLPو.............................................................................................................. 116

کاربرد نشانگرها در اصلاح نباتات...................................................................................... 118

1. تهیه نقشه ژنتیکی................................................................................................... 120

2. انتخاب به کمک نشانگر.............................................................................................. 126

3. تعیین روابط فیلوژنتیک................................................................................................ 128

4. انگشت‌نگاری ارقام.................................................................................................... 130

5. کاربرد نشانگرها در مدیریت ژرم پلاسم.......................................................................... 132

فصل 5: انتقال ژن، نقش آن در اصلاح نباتات و وضعیت کنونی بیوتکنولوژی در سطح جهان........... 135

روش‌های انتقال ژن....................................................................................................... 136

انتقال غیراختصاصی...................................................................................................... 137

انتقال اختصاصی.......................................................................................................... 138

انوع گیاهان تراریخته...................................................................................................... 147

مقاومت به تنش‌های زیستی نظیر آفات و بیماری‌ها............................................................ 147

مقاومت به علف‌کش‌ها.................................................................................................. 157

مقاومت به تنش‌های غیرزیستی..................................................................................... 159

کاربرد مهندسی ژنتیک برای افزایش عملکرد و بهبود راندمان گیاهی....................................... 160

کاربرد مهندسی ژنتیک برای افزایش کیفیت....................................................................... 162

کاربرد مهندسی ژنتیک برای تولید فرآورده‌های تجاری و صنعتی.............................................. 165

کاربرد بیوتکنولوژی برای تولید فرآورده‌های دارویی و واکسن‌های خوراکی.................................. 168

کاربرد بیوتکنولوژی برای پالایش محیط زیست و حفاظت از آن................................................. 171

ارزیابی گیاهان تراریخته................................................................................................. 172

وضعیت محصولات تراریخته در جهان.................................................................................. 174

وضعیت محصولات تراریخته در کشورهای پیشرفته............................................................... 177

وضعیت محصولات تراریخته در کشورهای درحال توسعه........................................................ 180

سرمایه‌گذاری در بخش بیوتکنولوژی در چهان...................................................................... 182

بازار جهانی محصولات بیوتکنولوژی................................................................................... 183

اهداف آینده بیوتکنولوژی گیاهی...................................................................................... 183

بیوتکنولوژی در ایران...................................................................................................... 184

فصل 6: جنبه‌های اخلاقی و زیست محیطی بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک.................. 189

مخاطرات محصولات مهندسی ژنتیک................................................................................ 190

1. جریان ژن................................................................................................................. 190

2. تولید آفات مقاوم....................................................................................................... 191

3. تأثیر بر تنوع زیستی.................................................................................................. 193

4. تبادل ژنتیکی گیاه زراعی با علف هرز و تولید ابر علف هرزها.............................................. 194

5. گیاهان تراریخته و امنیت غذایی................................................................................... 196

6. اثرات اجتماعی و اقتصادی........................................................................................... 199

7. نگرانی‌هاب اخلاقی................................................................................................... 199

دیدگاههای مختلف در مورد مهندسی ژنتیک...................................................................... 200

ایمنی زیستی و قوانین آن.............................................................................................. 201

پروتکل جهانی ایمنی زیستی کارتاهینا............................................................................. 202

اخلاق زیستی............................................................................................................. 204

مالکیت ژن‌ها و نیاز به ثبت اختراع.................................................................................... 207

منابع.......................................................................................................................... 209

واژه‌نامه...................................................................................................................... 215

نمایه.......................................................................................................................... 228