فارس

عنوان : گیاهان زراعی متحمل به علف کش ، مزایا و مخاطرات آنها

اردشیر کهن سال كارشناس زراعت واصلاح نباتات

مهدی مجاب كارشناس زراعت واصلاح نباتات

منصور شهاب

Email:b4kohansal@yahoo.com

مقدمه :

گیاهان زراعی متحمل به علف کشها (HTC_s)  بیان کننده ی تکنولوژی نسبتاً جدیدی است استفاده کرد . اینها محصولاتی هستند که حق انتخاب  را در کنترل علف هرز افزایش می دهند و باعث توسعه ی برخی از علفکشها و افزایش فروش آنها شده است . و طرفدارانش را در بین کشاورزان کانادایی افزایش داده است .

استفاده از آن و تولید محصول  با سود دهی بالا برای شرکتها ، باعث شده است که با زیرکی ، در راستای حمایت از این تکنولوژی بپردازند .

استفاده از ابزارهای مدیریت، باعث افزایش سوددهی در طول زمان می شود و از مزایای برتر  برنامه های مدیریت تلفیقی علف هرز ، کاهش خطرات زیست محیطی می باشد . بنابراین گیاهان زراعی متحمل به علف کش (HTC_s) باید در کنار ترکیبی از مدیریت تلفیقی علف هرز به کاربرده شود .

از نتایج این تکنولوژی در این مدت زمان کوتاه می توان به توانمندی آن در حفاظت بسیار خوب از منابع طبیعی نام برد .

این علم در دهه گذشته کمتر به سمت تجاری شدن رفته است اما پیشرفتهایی انجام شده در آن ، تکرار استفاده در محصولات زراعی و برنامه های تلفیقی، آن را برای تجاری شدن آماده کرده است . به طور مثال از 80 درصد از سطح زیر کشت سویا  نزدیک به 6میلیون هکتار زیر سطح کشت سویای متحمل به گلیفوسیت است . برخی از منابع بیش از 90 درصد از سویای کاشت شده را وارتیه های سویای متحمل به گلیفوسیت بیان کردند .

در دیگر گیاهان زراعی متحمل به علف کشها نیز این مزیت وجود دارد که آنها را با کمترین خطر ، پیوسته به کار برد در این مقوله به طور مختصر در مورد محاسن و معایب برجسته و دیگر موضوعات مربوطه به این موضوع به بحث     می پردازیم  .

گیاهان زراعی متحمل به علف کش                                            Herbicide Tolerant  Crops 

گیاهان زراعی متحمل به علف کش می تواند به وسیله یکی از روشهای الحاقی ژن خارجی به داخل بافت گیاه زراعی یا به وسیله ژرم پلاسم گیاه زراعی موجود  به شکل جهش یافته ( موتان ) و متحمل به علف کش احیاء شود  نوع اول را به طور عمومی گیاهان تراریخته ( گیاهان آلی تغییر ژن یافته ) (GMo)  می نامند نوع دوم  واریته یا هیبریدهای  ( غیر آلی تغییر ژن یافته ) غیر تراریخته (non – GMO )  می نامند .

بطور مثال از گیاهان زراعی ترار ریخته (GMO) ⁽¹⁾ ، متحمل به علف کش می توان کلزا، واریته های سویا یا هیبریدهای ذرت که متحمل به علف کشهای گلیفوسیت و گلیفوزینت است را نام برد .

از مثالهای گیاهان غیرتراریخته (non – GMO) ⁽²⁾  متحمل به علف کش می توان ، سویای st s⁽³⁾ ، ذرت کلارفیلد⁽³⁾ و گندم کلارفیلد ⁽⁴⁾ را نام برد .

در سال 1998 در آمریکا فقط 7 درصد ذرت متحمل به علف کش وجود داشت که این مقدار  در سالهای 1999 ، 2000 ، 2001 بترتیب 8،12، 15 درصد افزایش یافت است .

میزان افزایش گیاهان زراعی متحمل به علف كش (فرم تجارتی )  بیشتر مربوط به سویا و پنبه می باشد .

در حال حاضر بیشترین سطح زیر کشت گیاهان زراعی متحمل به علف کش مربوط به سویای متحمل به گلیفوسیت است .

تحقیقات برای توسعه گیاهان زراعی جدید متحمل به علف کش ادامه دارد . به عنوان مثال تولید گندم بهاره متحمل به گلیفوسیت در سال 2004 در کانادا اشاره کرد علاوه بر اینها گندم پاییزه متحمل به علف کش ایمازاماکس (imazamox)  در سال 2003 یا 2002 می باشد . همچنین تحقیقات در مورد یونجه متحمل به علف کش انجام شده و تا چهار سال آینده به بازار می آید .

 تمایل به استفاده از چند ژن در آینده به صورت توده ژنی با ویژگیهای اختصاصی توده و قرار دادن آنها به طور عادی در داخل واریته های یا هیبریدها سینگل در حال توسعه است .

به عنوان مثال برخی از ذرت های هیبرید و واریته پنبه توسط مهندسین ژنتیک طراحی شده اند که محتوای دو ژن خارجی هستند که یکی از آنها  متحمل به حشرات و دیگری متحمل به علف کش است .

بعلاوه برخی از هیبرید های ذرت دارای سه ویژگی هستند  که دو تای آن برای تحمل به علف کش و یکی دیگر برای تحمل حشرات می باشد . اما در این میان باید از چند شکلی گیاهان زراعی متحمل به علف کش ، به دلایل و شواهد مختلف خوداری نمود .

مزایا                                                                                   Benefits

بررسی ها نشان می دهد که بیش از 90 درصد از زراعت سویا کاشته شده در برخی از کشورها ، واریته سویای متحمل به گلیفوسیت است .

که این امر باعث می شود که مزایای این تکنولوژی در محصول سویا مورد بررسی قرار می گیرد .

بطور کلی مزایای این محصول شامل :

1-     طیف گستره ای ⁽⁶⁾  از علف های هرز را کنترل می کنند .

2-     کاهش خسارت به گیاه زراعی .

3-     کاهش باقی مانده ⁽⁷⁾  علف کش در سال بعد .

4-     کاهش قیمت برای علف کشهای مرسوم .

5-     استفاده از علف کشهایی که بیشتر با محیط زیست موافق هستند .

6-      دار بودن نحوه عمل جدید برای مدیریت مقاومت .

7-     انعطاف پذیری ⁽⁸⁾ مدیریت محصول و کاربرد ساده در زراعت به ویژه در سیستمهای بدون شخم .

طیف گستره کنترل علف هرز Broader Spectrum Of Controlled                             

 علف کشهای غیر انتخابی مانند گلیفوسیت و گلفیوزینت با هدف ، کنترل طیف گسترده ای از علف های هرز استفاده می شوند .  علفكش  گلیفوسیت به علت سیستماتیک بودن علف های هرز چند ساله را کنترل می کند . این علف کشها ، علف های هرز چند ساله ای که از طریق استولون و ریزوم رشد می کنند و از علف های هرز مهم در   سیتسم های بدون شخم می باشند . به صورت طیف گسترده کنترل می کند .

کاهش خسارت به زراعت                                                 Reduced Crop injury

عموماً کاربرد گیاهان زراعی متحمل به علف کش کمترین خسارت را به  زراعت می زند . گلیفوسیت و گلیفوزینت ، که دارای خسارت کم یا بدون خسارت به زراعت می باشند می توان آنها را با علف کشهای معمول ( لاکتوفن ، کلروریمورون ) به ویژه در سویا مقایسه کرد .

 کاهش باقی مانده علف کش در سال بعد                          Less herbicide carryover

گلفوسیت و گلیفوزینت دارای باقی مانده فعال در خاک نمی باشند زیرا آنها به شدت به مواد آلی خاک متصل             می شوند بنابراین این علف کشها خیلی کم مانع کاشت گیاهان یا تاخیر در فاصله کاشت برای گیاه زراعی در سال بعد می شوند .

کاهش قیمت علف کشها به ویژه علف کشهای مرسوم Price reduction for conventional herbicides 

یکی از نتایج و ویژگیهای گیاهان زراعی متحمل به علف کش ، کاهش قیمت علف کشها موجود در بازار می باشد . به طور مثال کاهش هزینه کنترل علف های هرز در سویا فقط در کمتر از یکسال نسبت به زمانی که علفکشهای مرسوم درآن به کار برده می شود از 30 تا 60 دلار به کمتر از 20 تا 30 دلار رسیده است .

در نتیجه کاهش قیمت باعث شده است که شرکتهایی که تولید کننده علف کش برای گیاهان زراعی غیر متحمل به علف کش ،  جهت بقای خود در بازار به رقابت بپردازند .

استفاده از علف کشهایی که بیشترین توافق با محیط زیست دارند

 Use of herbicides that are more environmentally friendly

عموماً گلفوسیت و گلیفوزینت کمترین سمیت برای انسان و حیوانات در بین سایر علف کش ها دارا می باشند . از نظر علمی آنها آمادگی دارند که به وسیله میکروارگانیسمهای خاک تجزیه شوند در این حالت آلودگی کمتری را متوجه روان آب یا سمیت کمتری برای حیوانات وحشی دارند .

نحوه عمل جدید برای مدیرت مقاومت           New mode of action for resistance management

فرآورده های گلفوسیت و گلیفوزینت  با نحوه عمل جدید می تواند پشتیبان مدیریت مقاومت باشد . یک یا چند علف هرز مقاوم مسئله جدی در برخی از کشور ها است که با کاربرد گیاهان زراعی متحمل به علف کش می توان مشکلات مقاومت به علف هرز را کاهش داد .

سادگی وانعطاف پذیر بودن مدیریت محصول . Crop management flexibity and simplicity              

این تکلنولوژی به سادگی و همیشه برای گیاهان زراعی  متحمل به علف کش قابل استفاده است و نیاز به هیچ یک از مهارتهای علمی و رشته ای ندارد .

این تکنولوژی محدودیتها را بیشتر نمی کند زیرا انعطاف پذیر سازش پذیری گسترده ای دارد  .

این ویژگی خاص گیاهان زراعی متحمل به علف کش است که علف کشهای طیف گسترده مانند گلیفوسیت را در نوردیده است هر چندکه اثر علف کشهای به کار برده شده در کنترل علف های هرز واحدها بسیار مطلوب است .

مخاطرات                                                                                                 Concerns

کاربرد گیاهان زراعی متحمل به علف کش باعث ایجاد مخاطراتی می شود که در زیر برخی از آنها عنوان و مورد بررسی قرار می گیرد .

این مخاطرات عبارتند از :

1-     عملکرد محصول یا بازده عملکرد

2-     مقاومت علف هرز و فشار انتخاب منفرد .

3-     تغییرات در گونه های علف هرز

4-     جهش ژنی

5-     جریان ژن و عدم خلوص گیاهان زراعی آلی .

6-      بادبردگی و حرکت به طرف گیاهان غیر هدف .

7-     طبقه بندی غذا و بازار جهانی

بازده عملکرد یا عملکرد محصول yield performance                                       

ورایته ها یا هیرید ها متحمل به علف کش بیشترین عملکرد  را در مقایسه با واریته های مرسوم دارند و از نظر اقتصادی نیز متقاعد کننده می باشند .

 در برخی از پژوهشها عملکرد بارگذاری و عملکرد تأخیری که هر دو را مربوط به توانایی های بالقوه می دانند .

عملکرد بارگذاری ( عملکرد کششی ) (yield drag ) : به طور خلاصه عملکردی است که حاصل اضافه شدن ژن های خارجی می باشد .

عملکرد تاخیری (عملکرد عقب مانده) yield dlg)                                                        )

عملكرد نهایی كاهندهای است كه ناشی از رشد با توجه به هر كدام از ژنهای الحاقی می باشد(المور و همكاران2001).

در تحقیقات انجام شده نتیجه گرفته شد که واریته های سویا متحمل به ژن گلیفوسیت نسبت به لینه های خواهری بدون ژن خارجی 5 درصد عملکرد کمتری داشتند که این مربوط به عملکرد بارگذاری می باشد در یک مطالعه ی انجام شده عملکرد واریته های متحمل به گلیفوسیت نسبت به بهترین واریته های غیر متحمل به علف کش 10 درصد کمتر بود که این مربوط به عملکرد تأخیری  می باشد .

هر یک از شرکتها تلاش دارند که ترکیباتی با ویژگیهای درونی واریته های ایلیت با تولید محصول در کوتاه ترین  زمان تولید کنند .

این در حالی است که واریته های گیاهان تراریخته به طور گسترده استفاده می شود  نمونه ای از آن  سویای متحمل به رانداپ است . اینها مثلهایی از عملکرد تأخیری می باشد .

مقاومت علفهای هرز و فشار انتخاب منفرد Single selection pressure and weed resistance

کاربرد گسترده و استفاده از برخی گیاهان زراعی متحمل به علف کش (HTC_s) که نتیجه ی آن استفاده و تکرار ، برخی از علفکشها می باشد باعث فشار انتخاب منفرد جمعیت علف های هرز می شوند .

تکرار استفاده از علف کشها می تواند یکی از دلایل اصلی مقاومت به علف کشها به طور  گسترده باشد (Hol1992)  بنابراین باید  توجه ویژه در برنامه ی کاربرد گیاهان زراعی متحمل به علف کش داشت . و ازکاربرد آن در جمعیت های علف هرز مقاوم به علف کش خوداری کرد .

تغییرات در گونه های علف هرز Shifts in weed Species .                                                  با این واقعیت که گلیفوسیت و گلیفوزینت تعداد زیادی از گونه های علف هرز را کنترل می کنند اما همه گونه های گیاهی را نمی توانند کنترل کنند . اینها علف کشهایی نیستند که بتوانند همه ی گیاهان را کنترل کنند. بنابراین تکرار استفاده از گلیفوسیت می تواند باعث تغییر گونه علف هرز شود گیاهان زراعی متحمل به علف کش (HTC_s)  برابر است با تغییر در جمعیتهای علف هرز،  بیشتر شدن علف های هرز متحمل به علف کش در آینده و در نتیجه باعث افزایش هزینه کنترل علف هرز می شود .

جهش ژن Gene escape                                                                                              

 چهش ژن یکی از مخاطرات بزرگ است . پتانسیل « جهش » از طریق ژنهای گرده ی مقاوم به علف کش که بصورت گیاهان زراعی متحمل به علف کش و همچنین گیاهان دیگر می باشد و به طور ویژه بیشتر از طریق گیاهان زراعی متحمل به علف کش به علت گسترش بیشتر آنها گزارش شده است .

جهش ژن برای گیاهان زراعی متحمل به علف کش مسئله جدیدی نیست .  سیفلدت و همکاران در سال 1998 گزارش دادند که مقاومت ژنی به طور طبیعی از طریق دانه ی گرده گندم متحمل به علف کش به مادر گندم یا آژیلوپس   منتقل شده است .

احتمال افزایش جریان ژن در گونه های گیاهی که بطور نسبی بسته هستند زیاد می باشد که این عامل ناشی از امکان دگر گرده افشانی است .  

جریان ژن و عدم خلوص گیاهان زراعی عالی  Gene flow and contamination of organic sCrops

 جریان ژن عبارت است از عدم خلوص گیاهان زراعی غیر تراریخته (non –GMO)  به  ویژه گیاهان زراعی آلی که به وسیله دانه ی گرده گیاهان زراعی تراریخته (GMO)  به وجود می آیند. هرچند که گیاهان زراعی متحمل به گلیفوسیت نیز ( سویا و ذرت متحمل به رانداپ ) به طور گسترده  کشت می شوند این امر باعث ایجاد مشکل برای رشد گیاهان آلی می شود زیرا ژن مقاومت از طریق دگرگرده افشانی از مزارع همسایه به مزارع گیاهان آلی می روند .

طبقه بندی غذا و بازار جهانی                                       World markets and foot labeling

متداول شدن گیاهان تراریخته در اروپا و ژاپن با هدف کاهش واردات حبوبات و غلات در این کشورها بود اما ارزیابی های انجام شده تا قبل از این در آمریکا ، کاهش 30 درصدی  صادرات فرآورده های مختلف سویای متحمل به علف کش را گزارش كرده اند . بیشترین مخالفت های انجام شده در این کشورها توسط مهندسین بیولوژیست می باشد علاوه بر این تعداد زیادی از کشورها در حال بررسی یا تکمیل قوانین و بر چسب گذاری برای گیاهان تراریخته و سایر محصولات فرعی آن می باشند .

نتیجه گیری                                                                                      Conclusion  

نتیجه گیری کلی این است که پیش از استفاده از گیاهان زراعی متحمل به علف کش ، از ترکیب برنامه های کلیدی مدیریت تلفیقی علف هرز ، برای پیشگیری از مزایای کوتاه مدت این تکنولوژی و همچنین  جلوگیری از مخاطرات زیاد در مورد آنها ، استفاده كنید  .

پی نوشت ها

گیاهان تراریخته                                                 organism(GMO)    1- Gentically Modified

گیاهان غیر تراریخته                    Gentically Modified     organism(GMO)  2- non- GMO  

3- STS- soybeans                

4-    Clearfield  Corn  

5-Clearfield Wheat

طیف گسترده                                                                                    6- Broader Spectrum

باقی مانده علف کش در سال بعد                                                                                7- Carryover

انعطاف پذیری                                                                                                    8- Flexibility

( منابع )                                                                                   References         

1-Hall L.,K.Topinka ,J.HUFFMAN ,l.avis,and A.Good.2000 pollen flow between herbicide-resistant Brassica napus is the cause of multiple-resistant B napus volunteers. Weed science.48:688-694                          

2-Holt J.S.1992.History ofidentification ofherbicide-resistant weeds.  Weed Technology .6:615-620. 

3-Elmore W.R.,F.Roeth,L.Nelson , C.Shapiro,R.Klein , S.Knezevic,and A.Martin.2001.Glyphosate resistant soybean cultivar yields compared with sister lines. Agronomy Journal . Vol .93,No2,408-412 .

4- Peterson .J.M,K.G.cassman , and R.Cantrell.2002.Changes in cultural practices of farmers in southeast Nebraska as a result of their adoption of transgenic crops. Journal of Extension,40:1.

5-Powles B.S,lorraine-Colwill,J.J.Dellow,and C.Preston.1998.

Evolved resistace to glyphosate in rigid ry egrass(Lolium rigidum) in Australia.Weed Science.46:604-607.

6-Seefeldt S.S.,R.Zemetra,F.Young and S.Jones.1998.Produc-tion of herbicide-resistance jointed goatgrass(Aegilops cylindrical) x wheat (Triticum aestivum) hybrids in the field by natural hybridization .

Weed Science.46:632-634.

7-Van Gessel M.2001.Glyphosate-resistant horseweed from Delaware. Weed Science.49:703-705.