پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی ایران

[Joker72]

تاریخچه:

پژوهشكده بيوتکنولوژي کشاورزي ايران با هدف توسعه و استفاده از فناوريهاي نوين كشاورزي در جهت كمك به حل مشکلات بخش کشاورزی، تامين امنيت غذايي کشور، ارتقاء سطح سلامت غذايي جامعه، حفاظت از منابع پايه و بسترهاي زيست محيطي در راستای توسعه پایدار، توليد علم و ثروت و کمک به ایجاد اشتغال مولد و خود اتکايي در محصولات کشاورزي در سال 1379 تاسیس شد. خوشبختانه به همت محققان و همکاران در مدت کوتاه تاسیس این پژوهشکده دستاوردهاي بسيار با ارزشی در زمينه توليد فرآورده­های بیولوژیک، دانش فني و توليدات علمي بيوتكنولوژي و همچنين توسعه زير ساخت هاي مورد نياز بدست آمده است، به نحوي كه در حال حاضر اين پژوهشكده با داشتن شش بخش تحقیقاتی و چهار مديريت منطقه­اي و با داشتن نيروي انساني متخصص و متعهد و تجهيزات و زيرساختهاي پيشرفته به عنوان يكي از پيشتازان مراكز تحقيقاتي در زمينه بیوتکنولوژی كشاورزي در سطح كشور و منطقه محسوب می­شود. تولید بيش از 40 دانش فني و فرآورده­هاي بيوتكنولوژي از قبيل تولید دانش فني و پروتكل­هاي ريز ازديادي بسياري از گياهان مهم باغي، دارويي و زينتي، اصلاح مولكولي گياهان زراعي و زينتي، مديريت ملي برنامه جاروك ليموترش، تهیه کیت های تعیین اصالت ژنتیکی مهمترین ارقام باغی کشور، رهاسازی و تجاری­سازی اولین برنج تراریخته مقاوم به آفات در سال1383، برترین واحد پژوهشی در زمینه تولید گياهان تراريخته (برنج، پنبه، سيب زميني، يونجه و كلزا) و انجام آزمایشات میدانی، مرجعیت ملی ایمنی زیستی، تهيه كيت­هاي تشخيص اصالت ژنتيكي و بيماري­هاي گياهي، توليد مواد با ارزش از ضايعات صنايع غذايي شامل قندهاي رژيمي، توليد سموم و كودهاي بيولوژيك، توليد سوختهاي زيستي (بيوديزل و بيواتانول) از ضايعات كشاورزي و صنايع غذايي، ساخت راكتورهاي پيشرفته توليد بيوديزل، توليد فرآورده­هاي غذايي و بهداشتي از جلبك­هاي ميكروسكوپي و پروبيوتيك­ها، طراحي بيوراكتورها براي توليد جلبك­هاي ميكروسكوپي و انتقال برخي از دانش هاي فنی تولید شده به بيش از 30 شرکت خصوصی، انتشار بيش از 1200 مقاله در مجلات معتبر بين المللي و داخلي، ثبت بيش از 50 اختراع، کسب جوايز معتبر ملي و بين المللي، کسب رتبه هاي ممتاز علمی در بين مراکز پژوهشي و دانشگاهها، گسترش اجراي پژوهش­های کاربردي و ايجاد فرآيندهاي تجاري سازي، محوریت در مراکز مهم تصمیم­ساز بین المللی از قبيل كانون شبکه بيوتكنولوژي كشاورزي كشورهاي عضو اكو و اميكس­هاي كشورهاي غرب آسيا و شمال آفريقا، توسعه زيرساخت هاي تحقيقاتي آزمايشگاه­ها، گلخانه­هاي تحقيقاتي، ايجاد سامانه هوشمند اطلاع رساني و احداث گلخانه پیشرفته کشت محصولات تراریخته تنها بخش کوچکی از دستاوردهاي مهم پژوهشکده در 14 سال اخیر را تشکیل می­دهد.

بخش های تحقیقاتی:

1 تحقیقات زیست شناسی سامانه ها:

در بخش بحقیقات زیست شناسی سامانه ها با استفاده از روش های نوین بیوتکنولوژی ،ژنوم گیاهان،ریز سازواره ها و آفات مهم مرتبط با کشاورزی در سطح ساختاری و عملکردی مورد بررسی قرار می گیرد.عمده ترین فعالیت های این بخش بررسی تنوع ژنتیکی گیاهان ،سوش های مختلف عوامل بیماری زای گیاهی و حشرات ،مکان یابی و نشانمند کردن ژن های کنترل کننده تنش های زیستی و غیر زیستی ،جداسازی ،دست ورزی و همسانه سازی ژن های مفید ،ساخت پلاسمید و همچنین تهیه کیت هایی به منظور تسهیل و تسریع شناسایی عوامل بیماری زا در گیاهان می باشد.

2 تحقیقات کشت بافت و سلول:

در بخش تحقیقات کشت بافت و سلول، فعالیت های تحقیقاتی شامل بهینه سازی روش های باززایی گیاهان و تهیه پروتکل های ریزازدیادی و تکثیر نیمه انبوه گیاهان مهم زراعی، باغی ،زینتی و دارویی، تولید گیاهان هاپلوئید و لاین های دابلدهاپلوئید جهت استفاده در برنامه های به نژادی و معرفی رقم، افزایش سطح پلوئیدی، جداسازی و ترکیب پروتوپلاست¬ها و نجات جنین انجام می گیرند. در حال حاضر در این بخش پروژه های بهینه سازی پروتکل های تجاری ریزازدیادی برای تکثیر انبوه ارقام و پایه های سالم و اصیل خرما، گردو، زیتون ،سیب، به،گلابی، فندق، هلو و شلیل، پسته ،رز و سیب زمینی و تهیه پروتکل های دابلدهاپلوئیدی و تولید لاین در کلزا ،خيار ،گوجه فرنگي، فلفل و نيشكر در حال انجام می باشد.

3 تحقیقات مهندسی ژنتیک و ایمنی زیستی:

در بخش مهندسي ژنتيک و ايمني‌زيستي،فعالیت‌های تحقیقاتی شامل به کارگيري روش‌هاي نوين مهندسي ژنتيک وانتقال ژن براي ايجاد گياهانزراعی، جنگلی، مرتعی، دارویی و زینتی با صفات برتر از نظر مقاومت به تنش‌هاي زيستي و غيرزيستي، تحمل به علفکش، بهبود کيفيت و خصوصيات تغذيه‌اي و نيز کشاورزي مولکولي به مفهوم تولید مولکول‌های با ارزش پزشکی در گیاهان است. جداسازي ژن‌هاي مفيد و با ارزش، طراحي و ساخت سازه‌هاي ژني، بيش‌بيانی و خاموشي ژن‌ها و انتقال ژن به منظور آناليز عملکرد ژن‌ها از ديگر فعاليت‌هاي اين بخش تحقيقاتي محسوب مي‌شود. هدف اصلي بخش دستيابي به محصولات تراريخته‌اي است که کشت آنها دارای فوایداقتصادی،بهداشتی،اجتم اعیوبه ویژه زیست‌محیطیفراوانیخواهدبو� �.پژوهش‌هاي مرتبط باایمنی‌زیستی، آناليز ريسک محصولات تراريخته، اطلاع‌رساني علمي، ابهام‌زدايي، ترويج محصولات تراريخته، انجام آزمايش‌هاي گلداني، گلخانه‌اي، مزرعه‌اي و نيز مسایل حقوقی موجودات تراریخته در راستاي اهداف بخش مهندسي ژنتيک و ايمني‌زيستي است.

4 تحقیقات بیوتکنولوژی میکروبی:

اين بخش تحقيقاتي داراي زيرواحدهاي بانک میکروارگانیزم ها، میکروبیولوژی کاربردی و طراحی فرآیند٬ سوخت هاي زيستي و ایمنی زیستی مي باشد. در این بخش به کمک تکنیک های مدرن بیوتکنولوژی به شناسایی میکروب های مفید مرتبط با کشاورزی و صنعت،شناسایی و جداسازی ژن های مهم موجود در آنها و مهندسی ژنتیک میکروبها به منظور اصلاح مولکولی برای تولید بیشتر٬ بهینه سازی فرآیندهای تولید فرآورده های بیولوژیک ازجمله سوخت های زیستی٬ سموم بیولوژیک ،کودهای بیولوژیک ، داروهاي نوتركيب و فرآورده های با ارزش مورد استفاده در صنعت ،طراحی فرآیندهای تولید در مقیاس نیمه صنعتی و صنعتی ،و ایمنی زیستی در رابطه با تولید ،آزمایش و مسایل حقوقی موجودات تراریخته GMOS و همچنین مسایل مربوط به استفاده صحیح از میکرو ارگانیسم ها پرداخته مي شود.

5 تحقیقات فیزیولوژی مولکولی:

کشاورزان از دیرباز با گزینش گیاهان برتر سعی در بهبود خصوصیات زراعی و تغذیه ای آنها داشته اند.امروزه با افزایش جمعیت و تغییرات شدید آب و هوایی و کاهش منابع آبی و زمینهای زراعی نیاز به افزایش تولید محصولات زراعی بیش از پیش احساس می شود. بطوری که کشاورزان امروزه مجبورند با نهادههای کمتر، تولید بیشتری داشته باشند. این موضوع یکی از چالشهای اصلی کشاورزی در عصر حاضر به شمار میرود. تنشهای محیطی از جمله خشکی، شوری و گرما همیشه از تهدیدات اصلی تولید به شمار میرفتهاند. امروزه با روند تغییرات آب و هوایی و گرم شدن کره زمین در نتیجه فعالیتهای بشری خسارت ناشی از تنشهای محیطی بسیار گسترش یافته است و هر ساله مقادیر معتابهی از تولیدات کشاورزی و حتی زمین های مستعد کشت در اثر این تنشها و فشارهای ناشی از آنها از بین میرود که خسارات فراوانی را به کشاورزان و اقتصاد کشور تحمیل می کند.
ايران كشوري است كه از نظر جغرافيايي در منطقه خشك و نيمه خشك جهان قرار گرفته است. در اين منطقه از جهان خشكي و مسايل و مشكلات ناشي از آن جزء جدايي ناپذير زندگي انسانها به خصوص جوامع روستايي است. تابستان‌هاي گرم و طولاني با تبخير بالا و زمستان‌هاي سرد با بارش نامطمئن و با پراكنش نامناسب از خصوصيات بارز آب و هوايي اين منطقه از جهان مي‌باشد. متوسط بارندگی سالیانه در ایران 230 میلی متر است. این در حالی است که متوسط تبخیر و تعرق سالیانه به بیش از 2400 میلی متر میرسد.
مقابله با این تنش ها مستلزم بکارگیری راهکارهای مختلفی از جمله بهبود زیرساختها، استفاده بهینه از منابع آب و خاک و اصلاح نبات میباشد. در این میان اصلاح گیاهان برای افزایش تحمل به تنشهای محیطی یکی از مؤثرترین روشهای مقابله با تنشها و کاهش اثرات سوء آنها میباشد. از طرفی روشهای اصلاح کلاسیک به منظور نيل به این هدف با مشکلات عديده اي روبرو بوده و روند آن نسبتا کند میباشد. بخش عمده این مشکلات به پیچیدگی مکانیسمهای تحمل و دخیل بودن تعداد بسیار زیاد ژن در این مکانیسمها برمیگردد.
با توجه به مسایل و مشکلات فوق بخش تحقیقات فیزیولوژی مولکولی پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی در راستای اهداف پژوهشکده در جهت حل مشکلات بخش کشاورزی و رفع تنگناهای تولید در حوزه اختیارات و شرح وظایف خود در زمینه بررسی سازوكارهاي فیزيولوژیک تحمل به تنشهای محیطی در گیاهان مهم زراعی و باغی، شناخت سازوكارهاي مولکولی سیگنالینگ سلولی در تنشهای محیطی با تأکید بر تنشهای خشکی، شوری، و گرما فعالیت مینماید.
زمینههای فعالیتهای تحقیقاتی شامل بررسی نحوه جذب و انتقال و کده بندی یونها در شرایط تنش شوری در ژنوتیپهای با واکنش کرانهای، بررسی ساخنمان و عمل کانالهای یونی، بررسی فعالعیت ژنها و پروتئینهای پاسخ دهنده به تنش و دخیل در افزایش تحمل به تنشهای محیطی، تهیه پروفایلهای یونی و متابولیتها در گیاهان در شرایط محیطی نامساعد و با رویکرد زیست شناسی سیستمها میباشد.
برنامه های تحقیقاتی در این بخش دامنه وسیعی از تکنیکهای سلولی و مولکولی را در بر میگیرد؛ از جمله زیست شناسی سلولی و مولکولی، بیوشیمی، ژنتیک، ژنومیکس عملکردی، نشانگرهای مولکولی و پروتئینی و همچنین مطالعات دقیق میکروسکوپی.
به منظور انجام اينگونه مطالعات گیاهان در شرایط طبیعی مزرعه و در محیطهای کنترل شده و در شرایط اقلیمی مختلف کشور تحت تنشهای خشکی، شوری و یا گرما مورد ارزیابیهای مرفولوژیک و فیزیولوژیک قرار گرفته و ژنوتیپهای با پاسخهای کرانهای به تنش پس از انتخاب برای درک بهتر سازوكارهاي دخیل در تحمل به تنش تحت بررسیهای دقیق فنوتیپی قرار میگیرند. این ارزیابیها همچنین شامل مطالعات اومیکسی (ترانسکرپتومیکس، پروتئومیکس، متابولومیکس، یونومیکس و ...) با رویکرد زیست شناسی سیستمها میباشد. اطلاعات حاصل از این بررسیها سپس در بخش تحقیقات ژنومیکس با نتایج مطالعات مولکولی تلفیق شده و به منظور شناسایی ژنها یا نشانگرهای مولکولی دخیل در تحمل به تنشهای محیطی مورد استفاده قرار میگیرند. همچنین از این اطلاعات میتوان برای نقشه یابی ارتباطی (Association mapping) و یافتن تنوع هاپلوتایپی (Haplotyping) ارقام متحمل ایرانی استفاده میشود.


6 تحقیقات نانو تکنولوژی کشاورزی:

نانو تکنولوژی یکی از فناوریهای نوین است که با توجه به چند وجهی بودن آن،حوزه های علمی مختلف را همگرا نموده و آنها را در خدمت توسعه بخش کشاورزی قرار می دهد.نانوتکنولوژی کاربرد علوم نانو در طیف وسیعی از علوم و فناوریهای نوین در تولید مولکولی و یا ساخت اتم به اتم ،مولکول به مولکول توسط مثلاً روبات های برنامه ریزی شده در مقیاس نانومتریک است.ابعاد نانومتریک اندازه ای درحدود قطر چند اتم دارد و ساختارهایی با این ابعاد دارای دمای ذوب ،رفتار مغناطیسی و بار الکتریکی و حتی رنگی متفاوت از ساختارهای غیرنانو خواهند بود ،بدون اینکه این مواد دچار تغییر شیمیایی شده باشند.معنای این عبارت آن است که با کنترل مواد در مقیاس مولکولی و استفاده ازساختارهای نانومواد می توان به محصولاتی دست یافت که دستیابی به آنها به هیچ روش دیگری ممکن نیست.هدف از تشکیل این بخش تهیه و متمرکز نمودن امکانات و تجهیزات مرتبط بانانوتکنولوژی درقالب یک بخش تحقیقاتی به منظور توسعه هدفمند پژوهش های مربوط به این فناوری در جهت تحقق اهداف بخش کشاورزی توام در راستای اهداف و برنامه های ستاد ویژه نانو خواهد بود.هم اکنون در کشور پژوهش های بنیادی در حیطه نانو تکنولوژی در حال انجام است،می توان با انجام پژوهش های کاربردی در این زمینه ،محصولات ارزشمند و بدون جایگزین موثری را انجام داده و برای استفاده عموم معرفی نمود.محصولات ،دانش و فناوری به دست آمده از این پژوهش ها می تواند به تقویت بخش خصوصی برای ورود و سرمایه گذاری برروی آنها و در نهایت ،پیشرفت کشور در عرصه فناوری نانو منجر گردد.به منظور بهره برداري از فرصت ها و ظرفيت هاي فناوري نانو در حوزه كشاورزي و منابع طبيعي، بخش تحقيقات نانوتكنولوژي پژوهشكده بیوتکنولوژی کشاورزی ایران درسال 1388 داير گرديد. آزمايشگاه اصلي بخش در فضايي به مساحت 115 متر مربع و مجهز به دستگاههاي پيشرفته مرتبط با مطالعات در مقياس نانو شكل گرفته است. اين آزمايشگاه عضو شبكه آزمايشگاهي فناوري نانو كشور بوده و اولين آزمايشگاه با محوريت نانوتكنولوژي كشاورزي در كشور مي باشد. میکروسکوپ های پروبی روبشی (AFM, EC-STM, SNOM)، Confocal Microscope، Micro Manipulator، Cell Cut& Cell Manipulator، Particle Size Analyzer and Zeta potential، Epi Fluorescence Microscope، Electrospinning، و Viscometerاز جمله دستگاه ها و تجهيزات موجود در آزمایشگاه و ارائه کننده خدمات آزمایشگاهی هستند.