۱-۱- کلیات و اهمیت موضوع

گیاهان دانه روغنی پس از غلات، دومین ذخایر غذایی جهان را تشکیل میدهند. این محصولات علاوه بر دارا بودن ذخایر غنی اسیدچرب، حاوی پروتئین نیز میباشند [۲۶]. دانه های روغنی به دلیل تولید روغنهای با کیفیت بالا و درصد زیادی از اسیدهای چرب و مرغوب از اهمیت شایانی در تغذیه انسان برخوردارند [۲۸، ۷۷]. در حال حاضر، مصرف سرانه روغن خوراکی کشور بیش از ۱۶ کیلوگرم برآورد شده است. لذا با توجه به جمعیت کشور، نیاز به حدود یک میلیون و دویست هزار تن روغن در سال میباشد که بیش از ۹۰ درصد آن از طریق واردات تامین میشود [۱۵]. به این لحاظ لزوم برنامه ریزی بلند مدت و منسجم با هدف نیل به خودکفائی در تولید روغن خوراکی غیر قابل انکار خواهد بود.
lt="تحقیق - متن کامل - پایان نامه” width="390″ height="390″ />
کلزا(Brassica napus L.) به عنوان یکی از مهمترین گیاهان روغنی برای کشت در شرایط آب و هوایی کشور مورد توجه قرار گرفته است. تولید جهانی روغن کلزا در مقایسه با دیگر روغنهای گیاهی در مقام سوم بعد از روغن سویا و نخل روغنی قرار دارد [۸۵]. همچنین پس از استحصال روغن، کنجاله باقی مانده سرشار از پروتئین بوده و برای تغذیه دام مناسب است [۲۸]. با توجه به اینکه در حال حاضر میزان روغن تولیدی در کشور ناچیز بوده و عمدتاً با کشت گیاهان سویا، آفتابگردان، پنبهدانه، بادامزمینی، زیتون و کنجد تامین میشود و همچنین با عنایت به اینکه همهساله مقدار قابل توجهی از زمینهای آبی و دیم کشور به منظور تقویت بنیه خاک، بدون کشت باقی میماند، لذا کلزا به ویژه نوع پاییزه آن با داشتن بیش از ۴۰-۴۵ درصد روغن در دانه و در حدود ۲۵-۳۵ درصد پروتئین در کنجاله، از لحاظ زراعی میتواند در تناوب با غلات که زراعت عمده کشور میباشد قرار گیرد و سهم قابل توجهی را در رفع کمبود روغن گیاهی مورد نیاز کشور ایفا کند [۱۴، ۱۷].
کلزا به سرما، کمآبی و شوری نسبتا متحمل است و به دلیل هزینه کمتر تولید و سهولت عملیات زراعی و عملکرد بیشتر روغن در واحد سطح نسبت به سایر دانه های روغنی مورد توجه میباشد [۱۲۴، ۱۵۰].
اصلاح عملکرد روغن کلزا هدف اصلی در اصلاح این گیاه محسوب میشود. برای این منظور، مرحله اول یک برنامه اصلاحی، بررسی تنوع ژنتیکی و ارزیابی صفات فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی و زراعی به عنوان شاخص انتخاب در برنامههای بهبود عملکرد میباشد. روغن کلزا به طور عمده توسط عوامل ژنتیکی تعیین میشود ولی به مقدار قابل توجهی نیز تحت تاثیر شرایط محیطی قرار میگیرد [۹۱].
القاء جهش، روشی مؤثر برای بهبود و توسعه تنوع ژنتیکی مورد نیاز اصلاحگران به ویژه برای صفاتی که تنوع ژنتیکی محدودی دارند، میباشد [۵۲]. به طور کلی هدف از القاء جهش مصنوعی افزایش تنوع ژنتیکی، تغییر یک یا چند ژن و شکستن پیوستگی بین ژنهای مطلوب و نامطلوب میباشد. تاکنون، تعداد زیادی ارقام اصلاح شده به کمک برنامههای اصلاحی جهشزایی در گیاهان زراعی روغنی در سطح جهان آزاد شده است [۶۴]. در همین ارتباط اصلاح به کمک جهشزایی در کلزا برای مقاومت به علفکش [۹۳]، مقاومت به بیماریها [۱۲۳،۵۴]، به محتوای گلوکوزینولات کمتر [۶۳،۱۰۸]، بهبود کیفیت و محتوای روغن [۱۵۰] بکار رفته است.
در تایید سودمندی تنوع ژنتیکی القاء شده با جهشزایی در اصلاح گیاهان می توان به آمار بانک اطلاعات ارقام موتانت (Mutant Varieties Database) استناد نمود که تا سال ۲۰۱۱، تعداد ۳۰۸۸ رقم موتانت متعلق به ۱۷۰۰ گیاه زراعی به ثبت رسیده است [۸۸]. شاید جهش بیشترین نقش را در اصلاح کلزا و آفتابگردان ایفا کرده باشند که در آنها جهشهای خودبخودی و القایی در ترکیب با روش های اصلاح متداول برای تغییر ترکیب روغن و افزایش عملکرد به کار رفته است [۵۳].
با توجه به اهمیت تنوع ژنتیکی در برنامه اصلاح نباتات، وجود معضلات ریزش دانه و حساسیت به آفات نظیر شته و کمبود تنوع گیاه کلزا برای صفات مزبور، مطالعه حاضر به تولید و ارزیابی لاینهای جهش یافته با هدف شناسایی موتانتهای مفید از لحاظ صفات زراعی اهتمام ورزیده است.

فصل دوم بررسی منابع

۲-۱- تاریخچه

کلزای روغنی مهمترین گونه زراعی جنس براسیکا میباشد وبه احتمال قوی رویش نوع وحشی آن به اروپا و آفریقای شمالی محدود میشود [۱۷]. مورد توجه قرار گرفتن کلزا تنها در سالهای اخیر نبوده بلکه ۲۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح در نوشته های دوران قدیم از آن یاد شده است. در نوشته های باستانی که به زبان سانسکریت بوده، دانه روغنی کلزا سارسون نامیده شده است [۳۲]. در آثار به جا مانده از دوران نوسنگی در مصر، در نوشته های هندوها که از سالهای ۱۵۰۰ تا ۲۰۰۰ قبل از میلاد به دست آمده و بویژه در کتیبههای یونانی، رومی و چینی باقی مانده از سالهای ۲۰۰۰ تا ۵۰۰ قبل از میلاد به گیاهان روغنی جنس براسیکا و ارزش دارویی آنها اشاره شده است. کشت تجاری کلزا از سال ۱۹۴۲در قسمت شمالی آمریکا یعنی کشور کانادا آغاز گردیده وامکان استفاده از روغن کلزا برای مصرف خوراکی در سال ۱۹۴۸مورد توجه قرار گرفت و منجر به استخراج روغن خوراکی از کلزا در سالهای ۱۹۵۶ تا ۱۹۵۷ گردید [۳۰].کلزا نخستین بار در کانادا در سال ۱۹۴۳ به منظور روغنکاری ماشین بخار کشت شد [۳۶]. در سال ۱۹۵۷، در کشور کانادا اولین کلزای روغنی با مقدار کم اسید اروسیک در روغن اصلاح شد. با تولید روز افزون کلزا طی سال ۱۹۵۶ هزاران هکتار از اراضی کانادا به کشت این گیاه اختصاص یافت [۲۱]. اپلیکویست (۱۹۷۲) اظهار داشته است که Brassica. napus اولین بار در هلند و در قرن ۱۷ به عنوان یک گیاه روغنی کشف شده است و سپس کشت آن به سایر بخشهای اروپا گسترده شده است. با کشف ویژگیهای غذایی مفید روغن کلزا وضعیت آن در سالهای اخیر بهبود یافته است [۳۶]. در سال ۱۹۷۴، رقم تاور به عنوان اولین رقم دو صفر کلزا که هم میزان اسید اروسیک روغن و هم میزان گلوکوزینولات کنجاله آن پایین بود، معرفی شد.
در سال ۱۹۸۱، تولید رقمهای کلزا با میزان گلوکوزینولات بالا در کنجاله تقریبا متوقف گردید. هماکنون کشورهای چین، کانادا، هند، فرانسه، آلمان، استرلیا، انگلیس و لهستان مهمترین تولید کنندگان کلزا در جهان به شمار میروند [۸۸، ۱۵۷]. در ایران در سه دهه گذشته، آزمایشهای بهزراعی و بهنژادی متعدد و متنوعی در بخش تحقیقات دانه های روغنی موسسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر بر روی گیاه کلزا صورت گرفته و منجر به معرفی چهار رقم کلزای اصلاح شده با نامهای زرگل، طلاییه، استقلال و ساریگل شده است [۳۰]. متعاقباً ارقام اصلاح شده دوصفر از جمله کالورت، اوکاپی به صورت زمستانه و ساریگل، آپشن و هایولا ۴۰۱ به صورت بهاره آزاد شده و مورد کشت قرار گرفته است [۲].

۲-۲- کلیاتی درباره کلزا

کلزا با نام علمی Brassica napus L. گیاهی از تیره چلیپائیان یا شب بو Brassicaceae (Cruciferea) با کمتر از ۲% اسید اروسیک در روغن و کمتر از ۳۰ میکرومول گلوکوزینولات در هر گرم وزن خشک کنجاله، نوع خاصی از کلزای روغنی میباشد که به کانولا معروف است. این دو خصوصیت دانه، روغن کلزا را برای تغذیه انسان وکنجاله را به عنوان منبعی با پروتئین بالا برای تغذیه دام مناسب کرده است [۲۱]. B. napus کلزای معمولی است که عموما در اروپا و کانادا کشت میشود و در کانادا به کلزای آرژانتینی معروف است [۳۶]. کلزا دارای ارقام بهاره و پائیزه با عدد کروموزومی برابر با ۳۸ بوده و مهمترین گونه زراعی جنس براسیکا محسوب میشود. ارقام بهاره وزمستانه این گونه به عنوان منبع روغن گیاهی کشت میگردند، ولی ارقام زمستانه آن در شرایط آب و هوایی معتدل، خنک و رطوبتی حداکثر عملکرد دانه را تولید می کند [۱۶۰].
گیاهان جنس براسیکا بر حسب میزان اسید اروسیک ( اسید چربی که برای انسان و دام مضر است) به دو گروه عمده تقسیم میشوند. دسته اول که با علامت اختصاری HEAR مشخص میگردند، روغن آنها دارای بیش از ۵ درصد اسید اروسیک بوده و در صنعت لاستیک و پلاستیکسازی، صنایع شیمیایی، صنایع رنگ، صابون سازی و همچنین به عنوان روان کننده در دستگاه های صنعتی و موتور جت (به دلیل تحمل حرارت بالا) کاربرد دارند و مصرف خوراکی ندارند. دسته دوم که با علامت اختصاری LEAR نامگذاری می شوند، روغن آنها با کمتر از ۵ درصد اسید اروسیک، مصرف خوراکی دارند [۳۰]. اصطلاح کانولا دانه هایی از این گیاه اطلاق میشود که حاوی کمتر از ۲% اسید اروسیک در روغن خود و حاوی کمتر از ۳۰ میکرومول بر گرم گلوکوزینولاتهای آلیفاتیک در کنجاله خود باشند [۳۶]. روغن کانولا یکی از مناسبترین روغنهای خوراکی برای تامین سلامتی انسان میباشد. پائین بودن میزان
کلسترول این نوع روغن به دلیل پائین بودن درصد اسیدهای چرب اشباع شده در ترکیب آن مزیت فوق العادهای برای این روغن نسبت به سایر روغنهای نباتی محسوب میشود.
تحقیقات نشان میدهد روغن کلزا، کلسترول خون را در افراد معمولی و افرادی که کلسترول خون آن ها بالاست، کاهش میدهد [۳، ۱۲۵].

۲-۳-سیتوژنتیک کلزا

روابط گیاهشناختی بین گونه های کلزای روغنی در دهه ی ۱۹۳۰ مشخص گردید [۵]. مطالعات زیربنایی سیتولوژیکی موریناگا حاکی از وجود سه گونه دیپلویید، شامل کلم (B. olerace n=9, C) شلغم روغنی ( (B. compestris n=18, Aو خردل سیاه (B. nigra n=8 , B) و همچنین سه گونه آمفیدیپلویید از جمله کلزای معمولی (B. napus n=19, AC)، خردل هندی (B. juncea n=18, AB) و خردل حبشی (B. corinata n=17, BC) میباشد که از تلاقی گونه های دیپلویید فوق الذکر حاصل گشتهاند [۱۲۷].
درک روابط گونه های جنس براسیکا، متخصصین اصلاحنباتات را قادر خواهد ساخت که با بهره گرفتن از گونه های دیپلوئید، آمفیدیپلوئید های مصنوعی تولید نمایند و همچنین ژنهای کنترل کننده خصوصیات مورد نظر را از طریق تلاقی بینگونهای انتقال دهند [۵]. یو [۱۵۹] با تولید آمفیدیپلوییدهای نامبرده به صورت مصنوعی روابط بین دیپلوییدها و آمفیپلوییدهای مذکور را اثبات نمود که این روابط به صورت شماتیک در مثلث U که در شکل ۲-۱ آمده نشان داده شده است.

شکل ۲-۱ روابط ژنومی گونه های مختلف جنس Brassica بر اساس مثلث U
شکل ۲- ۱- : تکامل اصلاح کلزا

۲-۴- تکامل اصلاح کلزا

تکامل اصلاح کلزا از کلزای سنتی تا ارقام اصلاح شده به صورت زیر میباشد [۳۳].
الف- کلزای سنتی: حاوی ۲۲ تا ۶۰ % اسید اروسیک در روغن و ۱۰۰ تا ۲۰۵ میکرومول گلوگوزینولات در هر گرم کنجاله است.
ب- ارقام یکصفر: حاوی کمتر از ۵% اسید اروسیک در روغن و ۱۰۰ تا ۲۰۵ میکرومول گلوکوزینولات در هر گرم کنجاله است.
ج- ارقام دو صفر: نوع تکامل یافته ارقام یک صفر حاوی کمتراز ۲% اسید اروسیک و ۱۸ تا ۳۰ میکرومول گلوکوزینولات در هر گرم کنجاله است.
د- ارقام سهصفر: نوع اصلاح شده ارقام شلغم روغنی بوده و اصطلاحاً Candle نامیده میشود که دارای حداقل میزان اسید اروسیک، گلوگوزینولات و فیبر در کنجاله میباشند.
در سال ۱۹۷۹ نام عمومی کانولا (canola) در کانادا برای کلیهی رقمهای دوصفر منظور گردید. روغن کلزا در مقایسه با روغنهای حاصل از دانه های آفتابگردان، ذرت وسویا به دلیل حضور اسیدهای چرب اشباع نشده و فاقد کلسترول از کیفیت تغذیهای بالایی برخوردار است. مهمترین اسیدهای چرب بذر کلزا شامل لینولئیک، اولئیک، استئاریک و پالمتیکاسید میباشد [۱۲۰]. یکی از مهمترین خصوصیات روغن کلزا، وجود اسید اروسیک میباشد. این اسید چرب عمدتاً در گیاهان جنس براسیکا وجود دارد و مقادیر کم اسید اورسیک در روغن مطلوب است. از طرف دیگر مقادیر بالای این اسید چرب در روغنهای صنعتی مورد توجه است [۵۰، ۸۶]. کنجاله کلزا با دارا بودن ۵/۴۶ درصد پروتئین ۵/۳ درصد چربی و ۵/۲ درصد فسفر قابل جذب نسبت به کنجاله سویا برتری نشان میدهد [۴، ۱۱۲]. مقایسه اسیدهای چرب اشباع و غیر اشباع در انواع روغنهای خوراکی در جدول (۲-۱) درج گردیده است [۳].