کاربرد فناوری های نوین ویرایش ژن (CRISPR-Cas9) در بهبود مقاومت گیاهان زراعی نسبت به تنش های غیرزیستی (Abiotic)

افزایش شتابان جمعیت جهان، تغییرات اقلیمی گسترده و محدودیت منابع طبیعی به ویژه منابع آب، امنیت غذایی را به یکی از بزرگ ترین چالش های قرن بیست ویکم تبدیل کرده است. در این میان، تنش های غیرزیستی همچون شوری خاک، خشکی طولانی مدت و دماهای بالا یا غیرمعمول، مهم ترین عوامل محدودکننده رشد و تولید محصولات زراعی محسوب می شوند. این عوامل نه تنها باعث کاهش کمی عملکرد می گردند، بلکه کیفیت محصولات استراتژیکی همچون گندم، برنج و ذرت را نیز تحت تاثیر قرار داده و تهدیدی جدی برای پایداری نظام های کشاورزی و امنیت غذایی جهانی ایجاد می کنند. در دهه اخیر، توسعه فناوری های نوین زیست فناوری، به ویژه سامانه ویرایش ژن CRISPR-Cas9، افق های تازه ای در مسیر اصلاح نباتات گشوده است. این فناوری نسبت به روش های کلاسیک اصلاح نباتات و حتی سایر روش های مهندسی ژنتیک نظیر RNAi یا تراریختی، مزایای قابل توجهی دارد؛ از جمله دقت بالا، سرعت زیاد، هزینه پایین و قابلیت طراحی ساده. چنین ویژگی هایی موجب شده است که CRISPR-Cas9 در مدت کوتاهی به پرکاربردترین ابزار در مطالعات ژنتیکی و برنامه های به نژادی تبدیل شود. مطالعات متعدد داخلی و خارجی نشان می دهد که با بهره گیری از این فناوری می توان ژن های کلیدی دخیل در پاسخ به تنش ها را به صورت هدفمند حذف، فعال سازی یا اصلاح کرد. برای نمونه، ویرایش ژن های HKT و SOS موجب بهبود کارایی گیاه در دفع سدیم و تنظیم تعادل یونی در شرایط شوری گردیده است. همچنین، تغییر بیان ژن های DREB و AREB توانسته تحمل گیاهان به خشکی را از طریق افزایش تولید پروتئین های حفاظتی و تقویت مسیرهای سیگنال دهی آبی بهبود بخشد. افزون بر این، ویرایش ژن های HSP نقش مهمی در ارتقای پایداری پروتئین ها در شرایط دمای بالا ایفا کرده و مقاومت حرارتی گیاهان را افزایش داده است. شواهد تطبیقی میان ایران و کشورهای پیشرو نشان می دهد که در حالی که ایران از نظر تنوع ژنتیکی و ذخایر بومی گیاهان زراعی غنی است، اما در زمینه زیرساخت های فناورانه و تجاری سازی محصولات ویرایش شده نسبت به کشورهایی مانند چین، هند و ایالات متحده عقب تر است. ادغام فناوری های نوین ژنومیکس با روش های سنتی اصلاح نباتات و بهره برداری از منابع ژنتیکی بومی ایران می تواند رویکردی کارآمد برای ارتقای پایداری محصولات زراعی باشد. بدین ترتیب، CRISPR-Cas9 نه تنها ابزاری برای اصلاح سریع تر و موثرتر گیاهان است، بلکه به عنوان یک راهبرد استراتژیک، آینده امنیت غذایی جهانی و به ویژه کشورهای در معرض بحران اقلیمی را تحت تاثیر قرار خواهد داد.

کلیدواژه ها:

اصلاح نباتات ، تنش های غیرزیستی ، شوری و خشکی ، امنیت غذایی