رسیدن به تکامل

توانا بود هر که دانا بود

مهندسی کشاورزی

بسم الله الرحمن الرحیم

آیا این امکان که برخی صفات اکتسابی از طریق نسل ها منتقل شوند وجود دارد؟

چنین نظری در قرن نوزدهم رایج شد و اولین بار توسط لامارک دانشمند فرانسوی پیشنهاد شد اما این نظریه با  پیدایش ژنتیک کلاسیک و تکامل داروینی از اعتبار ساقط شد.آخرین میخ تابوت تکامل لامارکی کشف DNA  در سال 1953 بود. به نظر می رسد این مولکول کارآمد و منظم که رمزهایی برای حیات را در توالی بسته بندی شده ای به نام ژن حمل می کند ثابت می کند که تنها یک خصوصیت ژنتیکی مثل رنگ چشم می تواند به ارث برسد. برای دانشمندان علم ژنتیک والدین و اجداد تنها به عنوان افرادی که ژن هایشان را انتقال داده اند اهمیت دارند و نوع زندگی شان در این مورد نقشی ندارد اما گروه دیگری از دانشمندان اکنون دلایل قانع کننده ای ارائه کرده اند که پیشنهاد می کند توارث ممکن است به واقع آنقدر که ژنتیک دان های کلاسیک معتقدند ساخته و پرداخته نباشد. این نظریه اپی ژنتیک نامیده می شود.

اپی ژنتیک چیست؟

اپی ژنتیک نظریه ای در زمینه توارث است که می گوید ژن دارای «حافظه ای» برای یک واقعه است.  ممکن است دونسل در معرض واقعه یا رخدادی قرار بگیرند و این رخداد در ژن های آن نسل نشان گذاری شود و موضوع برای  4 یا 5 نسل بعد یا بیشتر ادامه یابد.این خود شاخه کاملی از ژنتیک با مفاهیمی گسترده است که اغلب ما در مورد آن چیزی نشنیده ایم. اپی ژنتیک مطالعه چگونگی انتقال اطلاعات از یک سلول بدون رمز گذاری دقیق اطلاعات در توالی DNA است.  در عوض ژن ها ممکن است به شیوه های دیگر تغییر یابند یا اصلاح شوند. اپی ژنتیک که به طور تحت اللفظی به معنی روی ژن هااست، اصلاحاتی است که می تواند به صورت حذف یا اضافه شدن مولکول های خاص از DNA باشدو این امر به نوبه خود بر چگونگی تفسیر ژن ها توسط هسته سلول تاثیر می گذارد.

نشان گذاری ژنی(Gene Imprinting):

در سال 1980 مارکوس پمبری استاد ژنتیک در بیمارستان استریت اورموند یکی از اولین افرادی بود که نشان داد برخی ژن های انسانی به وسیله نشانگر اپی ژنتیکی نشان گذاری می شوند و در نتیجه می توان تعیین کرد که آن ها از کدام والد منشأ گرفته اند.پمبری در حال مطالعه یک بیماری نادر به نام نشانگان انجلمن (Angelman Syndrom) بودکه در آن ، در نتیجه جهش توالی کوچکی از DNA از یکی از کروموزوم ها حذف می شود. مبتلایان به این نشانگان حرف نمی زنند، راه رفتنی خشک و نامنظم دارند و بیش از حد می خندند. پمبری دریافت که این نشانگان زمانی ایجاد می شود که توالی DNA که از مادربه ارث می رسد حذف شود. دیگران نشان دادند که اگر همین توالی از DNAپدر حذف شود باعث ایجاد ناهنجاری کاملا متفاوتی به نام نشانگان پرادر- ویلی (Prader- Willi)  می شود که کودکان مبتلا به آن علاقه سیری ناپذیری نسبت به خوردن غذا دارند. اگر این عارضه کنترل نشود باعث می شود که آنها به صورت وسواسی غذا بخورند تا زمانی که از نظر بالینی چاق شوند. مطالعه پمبری نشان می دهد که به نحوی ژن«به یاد می آورد» از کدام والد منشأ گرفته است. در همین زمان دانشمندان متوجه شدند، در حالی که هر سلول در بدن انسان حاوی DNA یکسانی است، ژن های منفرد دارای مکانیسم تغییر وضع دهنده یا سوئیچ کننده ای هستند که به آنها دستور می دهد، خاموش یا روشن باشند. این موضوع مشخص می کند که چگونه یک سلول برای مثال به سلول مغز، چشم یا ریه تبدیل می شود. جهش های اپی ژنتیکی می توانند با تداخل در این مکانیسم سوئیچ کننده از شناسایی شدن یا بروز یک ژن خاص جلوگیری کنند. دکتر ولف استاد دانشگاه کمبریج نشان داد که ممکن است عوامل مداخله گر محیطی یا انسانی با این سوئیچ تداخل ایجاد کرده و به طور مصنوعی آنها را با ایجاد اثراتی طولانی مدت خاموش یا روشن کنند. آزمایشهایی در حال شروع شدن هستند تا نشان دهند که اثرات اپی ژنتیکی واقعا از طریق نسل ها انتقال می یابند.

بیوتکنولوژی چیست؟

گستردگی و تنوع کاربردهای بیوتکنولوژی، تعریف و توصیف آن را کمی مشکل و نیز متنوع ساخته است. برخی آن را مترادف میکروبیولوژی صنعتی و استفاده از میکروارگانیسم ها می دانند و برخی آن را معادل مهندسی ژنتیک تعریف می کنند به همین دلیل در اینجا مختصرا اشاره ای به تعاریف متفاوت از بیوتکنولوژی می کنیم که البته دارای وجوه اشتراک زیادی نیز هستند:

v    بیوتکنولوژی مجموعه ای از متون و روشها است که برای تولید، تغییر و اصلاح فراورده ها، به نژادی گیاهان و جانوران و تولید میکروارگانیسم ها برای کاربری های ویژه از ارگانیسم های زنده استفاده می کند.

v    کاربرد روشهای علمی و فنی در تبدیل بعضی مواد به کمک عوامل بیولوژیک ( میکروارگانیسم ها، یاخته های گیاهی و جانوری و آنزیم ها) برای تولید کالاها و خدمات در کشاورزی، صنایع غذایی و دارویی و پزشکی.

v    مجموعه ای از فنون و روش ها که در آن از ارگانیسم های زنده یا قسمتی از آنها در فرایندهای تولید، تغییر و بهینه سازی گیاهان و جانوران استفاده می شود.

v    کاربرد تکنیکهای مهندسی ژنتیک در تولید محصولات کشاورزی، صنعتی، درمانی و تشخیص با کیفیت بالاتر و قیمت ارزانتر و محصول بیشتر و کم خطر تر.

v    استفاده از سلول زنده یا توانائی های سلول های زنده یا اجزای آنها و فرآوری و انتقال آنها به صورت تولید در مقیاس انبوه.

v    بهره برداری تجاری از ارگانیسم ها یا اجزای آنها.

v    کاربرد روشهای مهندسی ژنتیک در تولید یا دستکاری میکروارگانیسم ها و ارگانیسمها.

v    علم رام کردن و استفاده از میکروارگانیسم ها در راستای منافع انسان.

تعاریف بالا از بیوتکنولوژی هر کدام به تنهایی توصیف کاملی از بیوتکنولوژی نیست ولی با قدر مشترک گرفتن از آنها می توان به تعریف جامعی از بیوتکنولوژی دست یافت.

براستی چراچنین است؟ هر چند که با مرور زمان دانشمندان به مفاهیم مشترکی در مورد تعریف بیوتکنولوژی نزدیک شده اند اما چرا هر متخصص و دانشمندی تعریف جداگانه ای از بیوتکنولوژی ارائه  می دهد که در جای نیز می تواند صحیح باشد( نه الزاما جامع). علت این حقیقت را باید در ماهیت بیوتکنولوژی جست.بیوتکنولوژی همانند زیست شناسی، ژنتیک یا مهندسی بیوشیمی یک علم پایه یا کاربردی نیست که بتوان محدوده  و قلمرو آنرا بسادگی تعریف کرد.

بیوتکنولوژی شامل حوزه ای مشترک از علوم مختلف است که در اثر همپوشانی و تلاقی این علوم با یکدیگر بوجود آمده است.

بیوتکنولوژی معادل زیست شناسی مولکولی، مهندسی ژنتیک، مهندسی شیمی یا هیچ یک از علوم سنتی و مدرن موجود نیست؛ بلکه پیوند میان این علوم در جهت تحقق بخشیدن به تولید بهینه یک محصول حیاتی(زیستی) یا انجام یک فرایند زیستی نوین و دقیق با کارآیی بسیار بالا می باشد.

بیوتکنولوژی را می توان به درختی تشبیه کرد که ریشه های تناور آنرا علومی بعضا با قدمت زیاد مانند زیست شناسی به ویژه زیست شناسی مولکولی، ژنتیک، میکروبیولوژی، بیوشیمی، ایمونولوژی، شیمی، مهندسی شیمی، مهندسی بیوشیمی، گیاه شناسی، جانورشناسی، داروسازی، کامپیوتر و... تشکیل می دهند .تقسیم بندی بیوتکنولوژی به شاخه های متعدد نیز بر حسب دیدگاه متخصصین و دانشمندان مختلف فرق می کند و در رایجترین تقسیم بندی از تلاقی و پیوند علوم مختلف با بیوتکنولوژی استفاده می کنند و نام شاخه ای از بیوتکنولوژی را بدین ترتیب وضع می کنند. مانند بیوتکنولوژی پزشکی که از تلاقی بیوتکنولوژی با علم پزشکی بوجود آمده است یا بیوتکنولوژی کشاورزی که کاربرد بیوتکنولوژی در کشاورزی را نشان می دهد. بدین ترتیب می توان ازبیوتکنولوژی دارویی، میکروبی، بیوتکنولوژی دریا، بیوتکنولوژی قضائی یا پزشکی قانونی، بیوتکنولوژی محیطی، بیوتکنولوژی غذائی، بیوانفورماتیک، بیوتکنولوژی صنعتی، بیوتکنولوژی نفت، بیوتکنولوژی تشخیصی و... نام برد. این شاخه های متعدد در عمل همپوشانی ها و پیوند های متقاطع زیادی دارند و باز بدلیل ماهیت همه جانبه بودن بیوتکنولوژی نمیتوان در این مورد نیز به طور قطع محدوده هایی را برای آن تعیین نمود.

گستردگی کاربرد بیوتکنولوژی در قرن بیست و یکم بحدی است که اقتصاد، بهداشت، درمان، محیط زیست، آموزش، کشاورزی، صنعت، تغذیه و سایر جنبه های زندگی بشر را تحت تاثیر شگرف خود قرار خواهد داد. بهمین دلیل اندیشمندان جهان قرن بیست ویکم را قرن بیوتکنولوژی نامگذاری کرده اند. تاریخچه بیوتنولوژی ریشه در تاریخ دارد و تکوین آن از سالهای بسیار دور آغاز شده وتابحال ادامه یافته است . در تقسیم بندی زمانی می توان سه دوره برای تکمیل بیوتکنولوژی قائل شد .

1)دوره ی تاریخی که بشر با استفاده ناخودآگاه از فرآیندهای زیستی به تولید محصولات تخمیری مانند: نان، مشروبات الکلی، لبنیات ، ترشیجات و سرکه و غیره می پرداخت . در شش هزار سال قبل میلاد مسیح ، سومریان و بابلیها از مخمرها در مشروب سازی استفاده کردند. مصریها در چهار هزار سال قبل با کمک مخمر و خمیر مایه نان میپختند. در این دوران فرآیند های ساده و اولیه بیوتکنولوژی . بویژه تخمیر توسط انسان بکار گرفته می شد .

2)دوره اولیه قرن حاضر که با استفاده آگاهانه از تکنیکهای تخمیر و کشت میکروارگانیسم ها در محیط های مناسب و متعاقباً استفاده از فرمانتورها در تولید آنتی بیوتیکها، آنزیم ، اجزا مواد غذایی ، مواد شیمیائی آلی و سایر ترکیبات، بشر به گسترش این علم مبادرت ورزید . در آن دوره این بخش از علم نام میکروبیولوژی صنعتی بخود گرفت و هم اکنون نیز روند استفاده از این فرآیندها در زندگی انسان ادامه دارد . لیکن پیش بینی می شود به تدریج با استفاده از تکنیکهای بیولوژی نوین بسیاری از فرآیند های فوق نیز تحت تأثیر قرار گرفته و به سمت بهبودی و کارآمدی بیشتر تغییر پیدا کنند .

3)دوره نوین بیوتکنولوژی که با کمک علم ژنتیک در حال ایجاد تحول در زندگی بشر است . بیوتکنولوژی نوین مدتی است که روبه  توسعه گذاشته و روز به روز وسعت بیشتری به خود می گیرد . این دوره زمانی از سال 1976 با انتقال ژنهائی از یک میکروارگانیسم به میکروارگانیسم دیگر آغاز شد . تا قبل از آن دانشمندان در فرآیندهای بیوتکنولوژی از خصوصیات طبیعی و ذاتی(میکرو) ارگانیسم ها استفاده می گردند لیکن در اثر پیشترفت در زیست شناسی مولکولی و ژنتیک و شناخت عمیق تر اجزاء و مکانیس6م های سلولی و مولکولی متخصصین علوم زیستی توانستند تا به اصلاح و تغییر خصوصیات (میکرو) ارگانیسم ها بپردازند .  

براساس گزارشات سازمان ملل حدود 800 میلیون از جمعیت جهان یعنی 14درصد دچار فقر غذایی هستند که تا سال 2020 به 1 میلیارد نفر خواهد رسید تخریب روزافزون جنگل ها، مراتع و فضای سبز، گسترش بیابان ها، نابودی گونه های متنوع گیاهی و جانوری، مقاوم شدن آفات و عوامل بیماریزا به سموم و بروز بسیاری مسائل جدی دیگر هرروز ابعاد گسترده تری می یابد .

از سوی دیگر بشر بااستفاده ی نسبتاً کامل از امکانات موجود امروزه برای افزایش تولیدات کشاورزی با محدودیت منابع روبه روو می باشد. بنابر این رشد سریع جمعیت و محدودیت منابع نسل بشر را با خطر گرسنگی و کمبود امکانات بهداشتی مواجه نموده است . از طرفی فن آوری های سنتی و بومی کشاورزی به مرز محدودیت های خود نزدیک شده اند و انسان نیازمند بکارگیری فن آوری هایی است که از پتانسیل بیشتری برخوردار باشند در چنین شرایطی ، فن آوری هایی مورد نیاز هستند که قابلیت تولید گیاهان ، دام ها و به طور کلی موجوداتی با ویژگی های برتر را داشته باشند ، گیاهانی با قابلیت تحمل به تنش های زیستی و به طور اخص شوری و خشکی تولید کنند ، دام ها را به شیوه ای دقیق و کیفی در مقابل بیماری های مهلک ایمن نماید و در نهایت امنیت غذایی و به تبع آن امنیت اقتصادی و اجتماعی را به ارمغان آورند ، نمونه ی بارز چنین فن آوری هایی ، فن آوری زیستی (بیوتکنولوژی) است که قابلیت بهبود ژنتیک گیاهان زراعی و باغی ،دام ، و به طور کلی سازواره ها (ارگانیزم ها) و ریزسازواره ها (میکرو ارگانیزم ها) را دارا است دست آورد ها و تحولات گسترده ی علمی و تکنولوژیک جهان که در نیمه ی دوم قرن بیستم به خصوص در حوضه ی علوم و فن آوری زیستی به وقوع پیوست نوید بخش توانمندی های جدیدی در این عرصه بود و امروزه امید های فراوانی را در دل دولت مردان کشور های جهان ایجاد کرده است . بیوتکنولوژی و فن آوری ژن با ارائه ی مسیر های راه بردی این امید را به وجود آورده اند که میتوان جهان را از کابوس فقر و گرسنگی رها ساخت و امنیت غذایی و بهداشتی را براب جهانیان به ارمغان آورد . بنابر این بشر امروز با بهره گیری از دانش ژنتیک ، به قابلیت های شگفت انگیز طبیعت و موجودات زنده پی برده و بر آن است تا از همین قابلیت های ذاتی برای رفع معضلات زیستی استفاده کند.

بر اساس پیش بینی های بسیاری از متخصصین و صاحب نظران از جمله انجمن بین المللی علم و توسعه جمعیت جهان در سال 2050 به یازده میلیارد نفر خواهد رسید و میزان تولیدات غذایی باید در آن زمان به سه برابر مقدار کنونی افزایش یابد که بدون فن آوری زیستی میسر نخواهد بود . بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک می تواند در جهت بهره وری بیشتر از منابع زیستی ، حفظ محیط زیست و در نتیجه توسعه ی پایدار موثر واقع شود .

 ابعاد اقتصادی بیوتکنولوژی در حوزه ی کشاورزی :

ابعاد اقتصادی بیوتکنولوژی در حوزه ی کشاورزی بسیار چشم گیر بوده است . بسیاری از صاحب نظران معتقدند قرن بیست و یکم ،قرن حاکمیت و شکوفایی فن آوری زیستی است و این فن آوری را عامل دومین انقلاب سبز در آینده به حساب می آورند . به مدد این فن آوری نوین پتانسیل قابل توجهی در علوم زیست شناسی پایه ، صنایع کشاورزی ، پزشکی و دارو سازی ، فرآوری غذایی و صنایع شیمیایی پدید آمده است . کاربرد بیوتکنولوژی در کشاورزی بخصوص برای کشور های درحال توسعه چشم انداز روشن و بسیار امیدوار کننده ای ترسیم نموده است . بیوتکنولوژی امکاناتی فراهم می آورد که از طریق روش های سنتی قابل دسترس نیستند لذا بکار گیری این فن آوری در کشاورزی میتواند با هدف بهره وری بیشتر از منابع موجود ، کشاورزی پایدار ، سلامت محیط زیست و در جهت کمک به روشهای به نژادی موثر واقع شود . به طور کلی استفاده از فن آوری زیستی در کنار روش های سنتی باعث تسریع در دست یابی به اهداف به نژادی و تأمین احتیاجات کمی و کیفی بشر در آینده خواهد بود . در عین حال هیچگاه نباید این فن آوری به عنوان جایگزین روش های سنتی و معمول به نژادی قلم داد شود بلکه این دو مکمل یکدیگر هستند.

حوزه های مختلف بیوتکنولوژی گیاهی نوین :

به طور کلی بیوتکنولوژی نوین از سه ابزار مهم زیر در زمینه ی کشاورزی بهره میگیرد :

Ø     مهندسی ژنتیک و دی ان ای نوترکیب

Ø     کاربرد نشانگر های مولکولی (پروتئین و دی ان ای )

Ø     کشت سلول ها ، اندام ها و بافت های گیاهی

این نوشتار سعی دارد مهم ترین حوزه های کاربرد بیوتکنولوژی گیاهی را در قالب سه مورد فوق الذکر به طور اجمال معرفی کند که میتواند تحلیلی درباره ی ضرورت توجه به این حوضه از تکنولوژی های نو ارائه نماید . باتوجه به اهمیت فن آوری زیستی ابعاد اقتصادی ، اجتماعی و حتی سیاسی شایسته است که مسئولین علمی و سیاسی کشور بیش از پیش به حمایت و سرمایه گذاری در این زمینه توجه نماید آموزش ها و پژوهش های نوین بنیادی و کاربردی در عرصه ی بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک و ارائه ی تمهیدات و راهکار های بهره برداری تجاری از فر آورده های آن اقدام لازم را به عمل آورد .

Ø     مهندسی ژنتیک و دی ان ای نو ترکیب :

مهندسی ژنتیک ، پیچیده ترین شاخه ی بیوتکنولوژی است که روشهای مبتنی بر ژنتیک سلولی و مولکولی ، نشانگر های مولکولی ، کشت سلول و بافت ، میکرو بیولوژی و بیو شیمی را در بر میگیرد . به طور کلی مهندسی ژنتیک شامل استفاده از روشهای انتخاب ژن مورد نظر ، جدا سازی ، خالص سازی ، تکثیر و انتقال ژن ها و ارزیابی بروز آنها در موجود زنده می باشد . این فن آوری امکاناتی را فراهم می سازد که با روش های سنتی امکان پذیر نیست . مهندسی ژنتیک با رفع مشکل محدودیت تلاقی های جنسی توانسته است انتقال مستقیم و سریع ژن های جدید یا تغییر یافته از منابع مختلف شامل گونه های گیاهی ، حیوانات ، باکتری ها ، ویروس ها و قارچ ها به یکدیگر و از جمله گیاهان را فراهم آورد در حالی که اینکار با روشهای معمول و کلاسیک به نژادی امکان پذیر نیست .این فن آوری حتی می تواند ژن های مصنوعی طراحی نماید و به موجودات انتقال دهد. بنابراین تنوع در خزانه ژنی را افزایش دهد.

به طور کلی دامنه مطالعات و کاربردهای مهندسی ژنتیک شامل موارد زیر می باشد:

1-    مطالعات بنیادی در زمینه ی زیست شناسی پایه و از جمله شناسایی ، جداسازی و شناخت اجزای ژن و عمل آن ها ، چگونگی فعالیت رو نویسی ، ترجمه و بیان ژن ها و بررسی فرآورده های پروتئینی آن ها یکی از مهم ترین نقاط تمرکز مهندسی ژنتیک می باشد

2-    تولید کاووشگر های تشخیصی جهت شناسایی توالی های مشابه که در مطالعات بیوتکنولوژی و هم چنین تشخیص صفات از قبیل مقاومت و یا حساسیت به آفات و بیماری ها و شناخت ارقام هر گیاه کاربرد دارد

3-    ترا ریزش یا انتقال ژن به روش های مهندسی ژنتیک و تولید گیاهان و جانوان ترا ریخته دارای صفات جدید و یا تغییر یافته امروزه یکی از مهم ترین و کاربردی ترین استفاده های مهندسی ژنتیک در کشاورزی می باشد و گیاهان ترا ریخته میتوانند جهت استفاده های مستقیم یا غیر مستقیم غذا ، علوفه و الیاف به کار روند یا اینکه در برنامه های به نژادی تولید مواد دارویی و صنعتی استفاده شوند .

گیاهان ترا ریخته (Transgenic Plants) و اهمیت اقتصادی آنها :

فنون دست ورزی ژنتیکی گیاهان در اوایل دهه ی 80 میلادی ابداع گردید و نتایج کاربردی آن از اوایل دهه 90 با ایجاد گیاهان ترا ریخته ی مقاوم به آفات ، بیماری ها و علف کش ها به ثمر نشست . اکنون حدود دو دهه از پیدایش فنون دی ان ای نو ترکیب و مهندسی ژنتیک گیاهی می گذرد . در این مدت سرمایه گذاری های هنگفت و تلاش فراوانی در نقاط مختلف دنیا برای توسعه و بهبود این فنون جهت دستیابی به اهداف مورد نظر به عمل آمد . مهندسی ژنتیک ، انقلاب سبزی را برای بهبود کمی و کیفی محصولات کشاورزی و علیه بشر بر گرسنگی و فقر غذایی بنیان نهاده است .

دانشمندان با دست کاری ژن های یک گیاه ، جانور و میکروارگانیسم ، نژاد های ترا ریخته ای از آن را به وجود می آورند که نسبت به نژا طبیعی ، به آفات و بیماری ها و یا سموم مقاوم بوده ، با برخی عناصر غذایی و ویتامین ها را که نوع زبیعی فاقد آن است ، تولید می نماید . لذا این قبیل گیاهان با جانوران ، محصول بیشتر و با کیفیت بهتری تولید می کند . در دهه آینده امید می رود با استفاده از گیاهان زراعی ترا ریخته ، افزایش عملکرد از 10 به 25 درصد برسد .

از سالهای 1982 و 1983 که اولین انتقال موفقیت آمیز ژن ها به سلول های گیاهی انجام شد سرعت پیشترفت ایجاد گیاهان ترا ریخته افزایش یافت . اولین آزمایش مزرعه ای گیاهان ترا ریخته در سال 1986 در کشور فرانسه انجام گرفت اما استفاده ی عملی از گیاهان ترا ریخته زمانی آغاز شد که کشور چین تنباکو و گوجه فرنگی ترا ریخته ی مقاوم به ویروس را در پایان سال 1992 برای عرضه در بازار تصویب نمود و سپس گوجه فرنگی با قابلیت انبار داری بیشتر توسط شرکت کالگن آمریکا در سال 1994 معرفی شد . امروزه تولید گیاهان ترا ریخته از عمده ترین کاربرد های بیو تکنولوژی در کشاورزی می باشد . در حال حاظر انتقال ژن از طریق مهندسی ژنتیک و تولید گیاهان ترا ریخته در مواردی همچون مقاومت به آفات ، بیماری ها ، علف کش ها ، بهبود کیفیت پروتئین و روغن و غیره در بیش از 60 گیاه زراعی ، باغی و زینتی حاصل شده است و تعداد آنها با سرعت زیادی روز به روز افزایش می یابد . سطح زیر کشت این قبیل گیاهان در جهان طی سالهای اخیر با روند تصاعدی افزایش یافته و از سال 96 تا 2001 حدود سی برابر شده است . اکنون بیش از 25 درصد سطح کشت جهانی گیاهان تراریخته در کشور های در حال توسعه قرار دارد . شمار کشور هایی که گیاهان زراعی ترا ریخته را کشت میکنند از یک کشور در سال 1992 به چهارده کشور در سال 2002 افزایش یافته است .میزان فروش محصولات گیاهان تراریخته طی سالهای 1995 تا 2000 به سرعت افزایش یافت . بازار جهانی گیاهان تراریخته در سال 2001 از مرز سه میلیارد دلار گذشت پیش بینی میشود که در سال 2025 حدود 6/1 میلیارد نفر در جهان از طریق مهندسی ژنتیک غلات تغذیه خواهند نمود . شرکت زنکا معتقد است که بازار جهانی گیاهان تراریخته در سال 2020 به 75 میلیارد دلار خواهد رسید کاهش هزینه ی کشاورزان از طریق کنترل بهینه ی آفات ، بیماری ها ، علف های هرز ، کاهش مصرف سموم و افزایش کیفیت و کمیت محصول از جمله مزیت های حاصل از کاربرد گیاهان تراریخته (تغییر یافته ی ژنتیک ) می باشد . گیاهان تراریخته ی مقاوم به آفات و بیماریهای شایع و خسارت زا قادر اند خسارات سالیانه ی سی درصدی محصولات کشاورزی را کاهش دهند در نتیجه امروزه شاهد رویکرد کشاورزان در کشورهای صنعتی به سوی کاشت و بهره برداری از این قبیل گیاهان هستیم . کاشت این گونه گیاهان هزینه های مبارزه ی شیمیایی و کاربرد سموم دفع آفات نباتی را کاهش می دهد . از سوی دیگر صدمات وارده به منابع زیستی مثل خاک و آب های زیر زمینی را به حداقل می رساند .

مثال هایی از کاهش خسارات آفات :

1-    خسارت ناشی از کرم برگ خوار ذرت ، سالیانه معادل 40 میلیون تن است که این میزان قادر به تأمین کالری لازم برای 60 میلیون نفر می باشد . به کمک مهندسی ژنتیک میتوان اینگونه خسارت ها را به حداقل ممکن کاهش داد .

2-    تنباکو تراریخته مقاوم به ویروس در چین باعث شد تا عملکرد آن 5 تا 7 برابر افزایش یابد و تعداد دفعات سمپاشی (بر علیه شته های ناقل) 3-2 برابر کاهش یابد.

3-    سویا مقاوم به علف کش نیز باعث کاهش 40 -100 درصد از مصرف علف کش می شود.

4-    در استرالیا کشاورزان برای مبارزه با شپشکهای نخود فرنگی هرساله حدود 16 میلیون دلار حشره کشهای شیمیایی خریداری می نمایند. این آفت مهمترین عامل کاهش در محصول 100 میلیون دلاری نخودفرنگی استرالیا می باشد. سازمان تحقیقات علمی و صنعتی این کشور با انتقال یک ژن از لوبیا قرمز توانسته است نخود فرنگی تراریخته ای ایجاد نماید که حدود5/99 درصد در برابر حمله شپشک ها مقاومت دارد.

زمینه های مختلف کاربرد گیاهان تراریخته:

1-    مبارزه با آفات و بیماری ها: یکی از رویکردهای بیوتکنولوژی برای مبارزه با آفات و بیماری های گیاهی، مقاوم نمودن گیاه از طریق دست کاری ژنتیک و انتقال ژن می باشد. تولید گیاهان تراریخته حاوی ژن های تولیدکننده پروتئینهای سمی، که در مقابل آفات خاصی بسیار سمی و موثر بوده و در عین حال برای انسان ، گیاه، حیات وحش و حشرات  مفید زیانی ندارند از مثال های کاربردی مهندسی ژنتیک می باشد.

استخراج ژن Bt از باکتری Bacillus Thuringiensis و انتقال آن به ذرت ، پنبه و سیب زمینی باعث مقاومت آنها در مقابل حشرات شده است. اکنون میلیاردها هکتار از این گیاهان در تعدادی از کشورهای صنعتی و در حال توسعه جهان کشت می شود. واضح است که این فراوری ها با از بین بردن نیاز به استفاده از سموم شیمیایی ، چه خدمتی به حفظ محیط زیست و صرفه جویی اقتصادی کشاورزان می نماید. انتقال ژن Bt به باکتری خاکزی سودوموناس فلوئورسنس که با ریشه غلات و سویا همزیست می باشد و اضافه کردن این باکتری به خاک می تواند خسارت کرم اگروتیس یا شب پره زمستانی در غلات را کنترل نماید. محققان آمریکایی با انتقال ژن Pin 2 به گیاه برنج باعث مقاوم شدن در برابر حشرات شده اند. انتقال ژن Bt  به یک ریزسازواره درونزاد که داخل دستگاه آوندی گیاهان زندگی می کند و تکثیر می شود و آغشته سازی بذور ذرت و برنج با آن ها، موجب کنترل کرم ساقه خوار ذرت و برنج می شود. آزمایشات مزرعه ای نشان داده است که زیرسازواره در خارج از گیاه زنده نمی ماند و به گیاه تلقیح نشده همجوار نیز منتقل نمی شود. بنابراین مشکل زیست محیطی نخواهد داشت.

2-       مبارزه با علف های هرز:

مهندسی ژنتیک در مبارزه با علف های هرز نیز به کمک کشاورزی آمده است. انتقال ژن های مقاومت به علف کش که منشأ باکتریایی دارند، توانسته است ارقام جدیدی از گیاهان ذرت، پنبه، سویا و کلزای مقاوم به علف کش های مهم همچون رانداپ و باستا را ایجاد نماید.گیاهان تراریخته مقاوم به علف کش اکنون بیشترین سطح زیر کشت جهانی گیاهان تراریخته را به خود اختصاص داده اند.

3-       بهبود کیفیت غذایی:

تعدادی از ژن های مربوط به کیفیت پروتئین از جمله لگومین در نخود ، فازئولین در لوبیا ، زئین در ذرت ، گلپادین ها و گلوتنین های باوزن مولکولی بالا در گندم شناسایی و همسانه سازی شده اند و در بعضی موارد از جمله در گندم به گیاهان منتقل شده اند . انتقال ژن پروتئین فریتین تحت کنترل یک پیش بر در دانه ی برنج موجب گردید آهن قابل استفاده (فرم فرو) آن افزایش یابد در سوئد ژن هایی به برنج منتقل کرده اند که موجب تولید و ذخیره ی بتاکاروتن در دانه می شود . این ماده در بدن انسان به وبتامین A تبدیل می شود و می تواند به عنوان یک منبع تأمین کننده ی این ویتامین مطرح باشد بدین ترتیب در آینده ی نزدیک دانه های برنج غنی از ویتامین A به یاری کسانی که غذای اصلی آن ها برنج بوده و به دلایلی از فقر این ویتامین رنج می برند خواهد شتافت .

4-       تحمل نسبت به تنش های محیطی :

حدود 80 درصد اختلاف بین مقدار محصول بدست آمده و محصول مورد انتظار از خسارات تنش های محیطی ناشی می شود .اکثر موفقیت های کاربردی مهندسی ژنتیک در زمینه ی صفات تک ژنی ساده بوده است . اما بسیاری از صفات اقتصادی و مطلوب در کشاورزی از جمله تحمل به تنش های محیطی توسط تعداد زیادی ژن کنترل می شود و کاربرای اصلاح این صفات مشکل می باشد . با این وجود برخی از ژن های مرتبط با تنش های محیطی از قبیل تحمل به سرما ، گرما ، عناصر سنگین ، شوری و خشکی شناسایی و استفاده شده است ولی کاربرد تجاری از آن ها بدست نیامده است به عنوان مثال می توان از انتقال ژن مانیتول (یک ژن باکتریایی ) برای افزایش تحمل به شوری در توتون نام برد همچنین مهندسی ژنتیک توانسته است سیب زمینی و توت فرنگی مقاوم به یخبندان ایجاد نماید . انتقال یک ژن باکتریایی به گیاه تنباکو به بقای آن در محیط شور کمک نموده است . با تولید برنج مقاوم به شوری نیز امکان زیر کشت بردن 5/86 میلیون هکتار از زمین های شور جنوب و جنوب شرقی آسیا فراهم می آید . دانشمندان ژاپنی مشغول تحقیق در مورد تولید نوعی برنج پایدار در برابر خشکی و سرما و مقاوم به بیماری ها هستند .

5-       تولید مواد دارویی از گیاهان :

به کار گیری فناوری نوین زیستی علاوه بر آنکه در توسعه ی منابع جدید غذایی ، حفظ محیط زیست وغیره منشأ اثرات مفید بوده است در ارائه ی راهکار های نوین و آسان در برقراری و حفظ بهداشت و سلامت بشر نیز موفق عمل نموده است . تولید واکسن های خوراکی و فراورده های دارویی به وسیله ی گیاهان نیز رویداد مهمی است که منجر به افزایش کیفیت زندگی در کشور های عقب مانده خواهد گشت . برای مثال واکسیناسیون افراد در کشور های در حال توسعه نیازمند خرید سالانه ی واکسن از کشورهای صنعتی است و نیاز به سرما یه گذاری های کلان جهت ایجاد زیر ساختارهای بهداشتی و فراهم نمودن تجهیزاتی دارد که دسترسی به آنها سهل و ارزن نیست . اما بیوتکنولوژی گیاهی تونسته است پیشترفت های قابل ملاحظه ای در تولید واکسن های خوراکی در گیاهان زراعی یا میوه جات ایجاد کند . تولید واکسن هیپاتیت B در ذرت و موز و تولید واکسن cholera در سیب زمینی از نمونه های این کاربرد بیوتکنولوژی می باشد اینگونه واکسن های نو ترکیب در مقایسه با واکسن های تزریقی از هزینه ی بسیار کمتری برخوردارند . تغذیه از سیب زمینی تراریخته ی حامل ژن دورگه کلرا انسولین که گلوتامیک اسید دکربوک سیلاز را تولید می کند از ابتلا به دیابت جلوگیری می نماید این مورد در صورت موفقیت میتواند یک روش آسان و ارزان برای جلوگیری از این بیماری باشد . تنباکوی تولید کننده ی هموگلوبین انسانی و ملانین در ایالت کارولینای شمالی آمریکا در حال انجام آزمایشات مزرعه ای می باشد .

6-       تولید آنزیم ها و فراورده های صنعتی:

در حال حاظر پژوهشگران ، سیستم های ویژه ای برای کنترل ژن های نو ترکیب در داخل گیاهان ابداع کرده اند که آنها راقادر ساخته تا بتوانند ویژگی های مورد نظر را تنها در یک قسمت از گیاه به وجود آورند به صورتی که بتوان از یک گیاه علاوه بر محصول اصلی و زراعی آن فرآورده های جانبی دیگری نیز بدست آورد . اخیراً نوعی سیب زمینی بوجود آمده است که قابلیت تولید دو نوع محصول ، یکی غذایی و دیگری آنزیمی را تواماً دارا می باشد . آنزیم های صنعتی در بیوراکتور ها تولید می شوند اما تولید آنها بدین روش به دو عامل گران قیمت یعنی زمان و نیروی کار وابسته است پژوهشگران معتقداند استفاده از گیاهان به عنوان بیوراکتور ها برای تولید آنزیم ها آسان تر و ارزان تر خواهد بود هزینه ی تولید یک گرم محصول بااستفاده از بیوراکتور با 50 تا 250 دلار است در صورتی که تولید آنزیم در گیاهان کمتر از یک پنی برای هر گرم محصول هزینه در بر دارد . این مسئله تنها به سیب زمینی محدود نمی شود بلکه از گیاهان دیگر به ویژه ذرت نیز می توان برای تولید آنزیم در قسمت های غیر خوراکی آنها استفاده کرد . توجه به این نکته ضروری است که بیش از 120 میلیون تن ساقه ی خشک ذرت و 4 میلیون تن برگ و ساقه ی خشک سیب زمینی در هر سال تولید می شود که می تواند منبعی برای تولید مواد صنعتی باشد . علاوه بر این کشاورزان می توانند با کشت یک گیاه و صرف هزینه ی واحد همزمان دو محصول را تولید کنند که بدین ترتیب افزایش درآمدی بالغ بر 100 تا200 دلار در هر ایکر(واحد سطح) را به دنبال خواهد داشت . همچنین میتوان از تولید آزمایشی پلاستیک توسط گیاه خردل در دانشگاه استنفورد آمریکا و استخراج روغن صنعتی توسط پژوهشگران اسکاتلندی از طریق دستکاری ژنتیکی گیاه Meadow foam نام برد .

7-       کاهش نیاز به کود های شیمیایی :

در زمینه ی دست ورزی سیستم تثبیت ازت و جذب فسفر و پتاسیم نیز ژن هایی شناسایی و همسانه سازی شده اند و مطالعاتی در حال انجام می باشد . به عنوان مثال ژن های ترانس پورتر فسفات از آرابیدو پپسیس جداسازی و کلن شده اند و وجود چنین ژنی در گوجه فرنگی نیز گزارش شده است . چنین راه برد هایی در آینده می تواند نقش مهمی در حل مشکلات حاصلخیزی خاک و کاهش نیاز گیاهان به کود های شیمیایی ایفا نماید .

Ø       کاربرد نشانگرهای مولکولی (پروتئین و دی ان ای )

نشانگرهای مولکولی یک وسیله و ابزار مفید و دقیق می باشند که روشهای مبتنی بر استفاده از آن ها به عنوان مکمل روشهای سنتی و کلاسیک در سرعت بخشیدن به برنامه های به نژادی ، افزایش دقت و صرفه جویی در نیروی کار و هزینه ها نقش چشم گیری داررند . پیدایش تکنیک PCR و نشانگر های مولکولی دی ان ای در اوایل دهه 80 میلادی و تکامل تدریجی آن ها به کمک ابداع ابزار ها و وسایل نوین پیشترفته باعث گردید که مفاهیم ژنومیکس ، بیوانفورماتیکس و پروتئومیکس در اواسط دهه 90 به عرصه ی بیولوژی مولکولی وارد شوند و با پایه جدیدی از کاربرد های بیوتکنولوژی نوین گسترده شود . مجموعه ی این دستاورد ها موجب شد که پایان قرن بیستم با اتمام پروژه های بررسی ژنوم چندین موجود و از جمله انسان ، آرابیدوپپسیس و برنج مصادف شود . اگرچه برخی از متخصصین نشانگرهای بیوشیمیایی شامل آیزوزایم ها و پروتئین های کلی و ذخیره ای را که از اواسط دهه 1950 میلادی معرفی شده اند به عنوان نشانگر های مولکولی میشناسند اما امروزه واژه ی نشانگرهای مولکولی بیشتر با نشانگر های دی ان ای مترادف می باشد انواع مختلفی از نشانگر های مولکولی دی ان ای تا به امروز معرفی شده است و دقیق ترین ابزار را برای بررسی ساختار ژنتیکی موجودات فراهم نموده اند . نشانگر های RFLP;RAPD;ESTS;STMS;AFLP;SSR;ALP  از مهم ترین نشانگر های دی ان ای محسوب می شود . نشانگر های مولکولی در عرصه ی مطالعات ژنتیک ، سیتوژنتیک ، رده بندی و به نژادی دارای کاربرد های متعددی هستند که دو مورد از مهم ترین آنها به شرح زیر می باشند :

1-    بررسی روابط خویشاوندی و روند تکاملی : شناخت تنوع ژنتیکی و طبقه بندی ذخایر توارثی یک امر زیر بنایی و پایه برای طراحی موفق برنامه های به نژادی می باشد و همچنین در آسان نمودن مدیریت حفظ و نگهداری مجموعه های ژنتیکی نقش به سزایی دارد . بررسی های تنوع ژنتیکی و طبقه بندی از طریق نشانگر های مولکولی بطور گسترده ای در سایر کشور ها برای اکثر گیاهان انجام شده است . انجام این کار در مورد ذخایر توارثی گیاهان نیز جنبه ی بنیادی کاربردی دارد و برای کمک به طراحی برنامه های به نژادی بسیار ضروری است . همچنین میتوان با شناسایی و حذف نمونه های تکراری موجود در بانک ژن از هزینه های اضافی برای تکثیر و نگهداری آنها جلو گیری نمود .

2-    تعیین نقشه ی ژنتیکی (جایگاه کروموزومی و پیوستگی ژن ها ) : تعیین نقشه ی ژنتیکی موجودات در مطالعات ژنتیک پایه و به نزادی اهمیت دارد . نقشه یابی و تعیین توالی ژنوم گیاهان همچنین به روشن شدن عمل ژن و تنظیم ابراز آن کمک میکند .

امروزه ردیابی صفات مطلوب و سهولت انتخاب به کمک نشانگر ها (MAS or Marker- aided selection)

از طریق تعیین پیوستگی (لینکاژ) آنها با صفات مهم زراعی ( کمی و کیفی ) امکان پذیر شده است . این موضوع ، امکان گزینش سریع و دقیق ژنوتیپ های مطلوب را در مراحل اولیه ی رشد فراهم کرده است و طول دوره ی به نژادی را کوتاه می نماید . این مقوله به خصوص طی سال های اخیر به شدت مورد توجه قرار گرفته است و موفقیت های زیادی از قبیل تشخیص گیاهان مقاوم به یک آفت یا بیماری که در برنامه های به نژادی و اجرای مقررات قرنطینه ی نباتی اهمیت دارند به دست آمده است . این جنبه ی کاربردی در گیاهان چند ساله و بخصوص درختان که اغلب طول دوره ی جوانی در آن ها زیاد می باشد اهمیت بیشتری دارد و باعث افزایش دقت و صرفه جویی در زمان ، نیروی کار هزینه ها و امکانات مزرعه ای می شود . شناسه های مولکولی برای بسیاری از صفات در گیاهان زراعی توسط انواع مختلف نشانگر های مولکولی تهیه شده است . مثال هایی از پیوستگی نشانگرهای مولکولی بیوشیمیایی و دی ان ای برای برخی از صفات مهم در گیاهان مختبف از قبیل گوجه فرنگی ، گندم ، ذرت ، جو ، سویا ، نخود فرنگی و برنج که در انتخاب به کمک نشانگر ها قابل استفاده هستند وجود دارند انتخاب به کمک نشانگرها به خصوص برای شناسایی صفات کمی و مقاومت گیاهان به آفات و بیماری ها سودمند می باشند . اگرچه روش های مرسوم برای ارزیابی مقاومت به آفات و بیماری ها توانسته اند نتایج بسیار خوبی ارائه دهند ولی اغلب به هزینه و زمان زیاد نیاز دارند . همچنین همیشه گیاهانی هستند که از نظر ژنتیکی حساس هستند اما از بیماریها یا آفات فرار می کند و حساسیت آنها در نسل های بعدی بروز می کند . لازم به ذکر است از اواخر دهه 1980 میلادی شناسایی مکان های ژنی صفات کمی (QTLs)از طریق پیوستگی با نشانگر های مولکولی مورد توجه واقع شده است . بسیاری از مکان های ژنی صفات کمی توسط این نشانگر ها در تعدادی از محصولات زراعی از قبیل گوجه فرنگی ، ذرت ، جو و برنج شناسایی شده اند . نشانگر های مولکولی پیوسته با صفات کمی همچون مقدار مواد جامد در گوجه فرنگی ، برگرداندن باروری و سازگاری وسیع دو رگ و عدم عقیمی ، مقاومت به خشکی ، شکل ریشه ، زمان خوشه دهی و ریزش در برنج گزارش شده اند . همچنین تعیین کیفیت نانوایی گندم و تشخیص گندم نان از گندم دوروم توسط بررسی گلوتنین از پروتئین های ذخیره ای دانه ی گندم امکان پذیر می باشد .

Ø       کشت سلول ها و بافت های گیاهی :

کشف پدیده ی توتی پوتنسی (Totipotency) یا توانایی یک سلول در ایجاد یک موجود کامل باعث شد تا در اواخر دهه 1960 میلادی روش های کشت سلول ، بافت ها و اندام های گیاهی توسعه یابند . این روش ها به نام کشت بافت موسوم می باشند . فنون کشت سلول و بافت در اواخر دهه 70 توسعه یافتند و تکثیر گیاهان با روش مذکور از اوایل دهه 80 میلادی رایج شد . همچنین توسعه ی روش های انتقال ژن و مهندسی ژنتیک و ایجاد گیاهان و جانوران تراریخته بدون فنون کشت بافت و سلول امکان پذیر نبود شناخت سریع کاربرد های وسیع فنون کشت بافت توسط متخصصین موجب گردید تا این فنون به سرعت گسترش یابند . به طوری که شاید امروزه از فعالیت های ساده و معمول بیوتکنولوژی به خصوص برای به نژادی گیاهان بشمار می آیند . بسیاری از کاربرد های کشت بافت گیاهی در زمینه ی اصلاح و بهبود گیاهان کشاورزی از اواخر دهه 1980 میلادی در سطح وسیع جنبه ی کاربردی پیدا نموده اند . برزیل به کمک فنون کشت بافت توانسته است رقم هایی از نیشکر به دست آورد که عملکرد بیشتری دارند و به علف کش نیز مقاوم هستند . کشور مکزیک در زمینه ی کشت بافت برای تولید میوه جات و گل های زینتی برای صادرات فعالیت می کنند . هلند سالانه مقادیر بسیار زیادی بذر سیب زمینی عاری از ویروس و انواع گلهای زینتی را که از طریق ریزازدیادی تکثیر شده اند به کشور های دیگر صادر می کند . برخی از کشور ها از کشت بافت و روش نگهداری بافت های زنده ی گیاهی در شرایط سرمایه زیاد برای استفاده در بانک ژن نگهداری طولانی مدت جهت حفظ ذخایر ژنتیکی گیاهانی که از طریق غیر جنسی تکثیر می شوند و یا نگهداری بذور آنها به روش های معمول در بانک ژن مشکل و پر هزینه می باشد استفاده نموده اند .  

برخی کاربردهای کشت بافت گیاهی:

1-    تولید گیاهان دابل هاپلوئید: لاین های دابل هاپلوئید از طریق کشت اندام های هاپلوئید (دانه گرده، بساک، پرچم و ...) و یا توسط تلاقی های بین گونه ای و بین جنسی(روش حذف کروموزومی) تولید می شوند. این روش ، طول دوره ی به نژادی را از حدود 12-10 سال ( در برنامه های به نژادی سنتی و کلاسیک ) به 7-6 سال کاهش می دهد و لاین های صد درصد خالص ( هموزیگوس ) ایجاد می نماید . بنابراین روش دابل هاپلوئیدی می تواند سریع تر از روش های سنتی رقم جدید را معرفی نماید . تولید رقم های دابل هاپلوئید در گندم ، جو ، برنج ، کلزا و سیب گزارش شده است . در چین رقم های جدید برنج دابل هاپلوئید حاصل از کشت دانه ی گرده و بساک در سطح میلیون ها هکتار کشت می شوند

2-    ریز ازدیادی و تکثیر انبوه گیاهان : ریز ازدیادی و تکثیر سریع و انبوه ژنوتیپ های مطلوب و تولید گیاهان یکسان عاری از بیماری از طریق کشت بافت و اندام های مختلف گیاهی در بسیاری از گیاهان مهم اقتصادی امکان پذیر می باشد .

3-    تنوع سوماکلونال: القای تنوع رویشی یا سوماتیکی با هدف ایجاد تنوع جدید و یا انتخاب تنوع موجود و گزینش ژنوتیپ های مطلوب مقاومت به تنش های زنده و غیر زنده ، کیفیت بهتر و غیره در درون محیط کشت انجام می شود . کشت سلول ها و بافت های گیاهی در محیط کشت مصنوعی و در شرایط خاص باعث بروز تغییرات ژنتیکی در آن ها می شود بنابراین جهت ایجاد تنوع و انتخاب گیاهان واحد صفات تغییر یافته و جدید از قبیل گیاهان مقاوم به شوری ، خشکی ، گرما ، سرما و مقاومت به آفات و بیماری ها و یا بهبود کیفیت مواد غذایی از این روش ها استفاده گردیده است که در بعضی از زمینه ها رقم های تجاری نیز تولید شده است . طی دهه اخیر نیز اینگونه پژوهش ها با شدت بیشتر دنبال می شود . با توجه به وجود اکثر مشکلات فوق در کشور به کار گیری این فنون در ایران نیز می تواند پتانسیل اقتصادی قابل توجهی به دنبال داشته باشد از ایجاد رقم های جدید تجاری توسط تنوع سوماکلونال می توان به موارد زیر اشاره کرد :

-         گوجه فرنگی دارای رنگ ، طعم و بافت عالی که می تواند 10 تا 14 روز پس از برداشت نگهداری شوند .

-         فلفل شیرین اندازه ی ریز ، بدون دانه ، تغییر درجه ی شیرینی و رنگ قرمز تیره از طریق کشت بساک به مرحله ی تجاری رسیده است .

-         رقم های هویج و کرفس ترد تر .

-         یک رقم برنج دیر رس و یک رقم پا کوتاه در ژاپن به دست آمده است .

-         لاین های متحمل به شوری در برنج ایجاد شده است .

-         تولید رقم های تجاری دارای صفات مطلوب در سیب زمینی ، نیشکر ، برنج ، ذرت ، جو ، گندم و گوجه فرنگی نیز از این روش گزارش شده است .

4-    دورگ گیری سوماتیکی و امتزاج پروتوپلاست : دورگ گیری سوماتیکی و امتزاج پروتوپلاست در جنین ها و گونه هایی انجام می شود که تلاقی پذیری ندارند . این کار به منظور دست کاری گونه های گیاهی و در جهت افزایش تنوع ژنتیک و ایجاد صفات و یا گیاهان جدید و تولید سیبرید ها استفاده میشود . این فنون با رفع محدودیت تلاقی های بین گونه ای و بین جنسی از طریق کشت تخمک نارس یا بالغ ، گرده افشانی در محیط مصنوعی و یا بکار گیری فنون نجات جنین می تواند به عنوان مکمل روش های اصلاح سنتی عمل نماید اگرچه به نژادان امید واری زیادی به این فنون دارند ولی تاکنون موفقیت کاربردی چندانی نداشته است . از جمله صفاتی که در این روش برای انتقال مورد توجه هستند می توان تحمل به تنش های محیطی از قبیل سرما ، شوری ، خشکی و مقاومت به آفات و بیماری ها را نام برد . پومیتو تنها گیاه جدیدی است که از طریق انتزاج پروتوپلاست گوجه فرنگی و سیب زمینی تولید شده است ولی هنوز بهره برداری کشاورزی ندارد .

5-    تولید متابولیت های ثانویه : گیاهان در طول زندگی خود برخی از مواد آلی شیمیایی پیچیده تولید می کنند که در رشد و نمو و فعالیت های حیاتی گیاه نقشی ندارند و به آن ها متابولیت های ثانویه گفته می شود . مواد معطر ، مواد موثره ی دارویی ، فرمون ها ، حشره کش ها ، علف کش ها ، قارچ کش ها ، و هورمون های گیاهی از این جمله هستند . تولید انبوه و سریع این مواد پیچیده در مقیاس زیاد از روش های شیمیایی آزمایشگاهی مشکل و یا غیر ممکن می باشد . بیوتکنولوژی و از جمله کشت بافت های گیاهی برای تولید آسان و انبوه متابولیت های ثانویه یک راه حل مناسب و ارزان تر برای این مشکل می باشد . میزان تولید از طریق کشت بافت 3 تا10 برابر بیشتر از کاشت گیاه کامل می باشد .

فهرست منابع:

1-    نقوی، م.، قره یاضی، ب و ق. حسینی سالکده. 1386. نشانگرهای ملکولی، انتشارات دانشگاه تهران، 324 ص.

 Sanchez-Perez, R., Ruiz, D., Dicenta, F., Egea, J. and Marinez-Gomez, P. 2005. Application of simple sequence repeat (SSR) markers in apricot breeding:molecular characterization, protection, and genetic relationships. Sci. Hort.103: 305–315.

Shiran, B., Amirbakhtiar N., kiani , S., Mohammadi , Sh ., Sayed Tabatabei , E. and Moradi ,T. 2007. Molecular charactrization and genetic relationship among almond cultivars assessed by RAPD and SSR markers. Sci. Hort. 111: 280-292.


+ نوشته شده در  چهارشنبه ششم اسفند 1393ساعت 16:30  توسط کوروش  | 

درباره مهدسی کشاورزی

بسم الله الرحمن الرحیم

ریز پیوندی در هسته دارها

ازدیاد رویشی یکی از مهم ترین و شناخته شده ترین روشهای ازدیاد می باشد که در زمینه های مختلف کشاورزی کاربرد داشته، بخصوص در میوه کاری جایگاه ویژه ای دارد . در باغبانی مدرن امروزی ایجاد گیاهان سالم و یکنواخت که ازکلیه ی جهات فیزیولوژیکی شبیه به هم باشند لازم و ضروری به نظر می رسد. در احداث باغات متراکم درختان میوه و حتی غیر متراکم استفاده از گیاهانی که مشخصات آن ها در دست باشد گام نخست محسوب میگردد . گام دوم در دست داشتن تعداد لازم ازگیاه مورد نظر خواهد بود، تا به واسطه ی آن امکان ایجاد باغی یکنواخت فراهم آید. برای این منظور مناسبترین روش تکثیر، ازدیاد رویشی است تا ازاین طریق اهداف مورد نظر حاصل گردند. بنابر این مزیت اصلی روشهای ازدیاد رویشی، تولید کلونال و یابه عبارت دیگر ایجاد نتاج رویشی شبیه به گیاه مادری است. در واقع می توان انتظار داشت که با بکارگیری این روش از ازدیاد، صفات مربوط به گیاه مادری، بی کم و کاست، به گیاهان دختری منتقل شوند. هرچند به صورت نظری چنین تعریف می گردد که گیاهان کلونال، نتاج رویشی حاصل از ازدیاد رویشی و کاملاً شبیه به گیاه مادری هستند، ولی در عمل موانع فراوانی وجود دارند که از تحقیق آن جلوگیری می کنند.

از آنجاییکه درختان میوه به صورت چندساله کشت می شوند، لذا در طول زمان عوامل بیرونی و درونی تأثیر خود را بر روی صفات مشخص آنها بر جای می گذارند. این تأثیرات به صورت جهش ها، تغییرات سوماکلونال و ناهنجاریهای حاصل از بیماریها، بروز می کنند. متاسفانه در حین ازدیاد رویشی، این تغییرات و یا عوامل ایجاد آنها به نسلها ی رویشی بعدی منتقل شده و آنها را نیز تحت تأثیر قرار می دهند. بنابراین، هنگامی که از یک گیاه مادری آلوده، اقدام به ازدیاد رویشی می گردد.، توده ی گیاهی آلوده ایجاد می شود که به مرور زمان، هویت اصلی گیاه مادری را در آنها سراغ نخواهیم داشت. همین امر موجب بروز دگرگونی در یک کولتیوار،پایین آمدن مرغوبیت، بروز بعضی بیماریها و ناهنجاریها ی فیزیولوژیک و در نهایت کنار گذاشته شدن آن می گردد. براساس، جلوگیری از بروز تغییرات ناخواسته، مورد توجه بسیاری از دانشمندان علوم باغبانی واقع شده است، تا از این طریق امکان تولید گیاهانی که شناسه ی معینی داشته باشند، فراهم شود.

با در دسترس بودن امکانات و دانش فنی لازم جهت کشت درون شیشه ای و ریز ازدیادی، دانشمندان روشهای پیشترفته ی کشت مریستم و ریزپیوندی را جهت رفع آلودگی، همراه با عدم بروز تغییرات سوماکلونال معرفی کرده اند که می توان معایب مربوط به ازدیاد رویشی رارفع نماید. در این روشها، با استفاده از کشت مریستم انتهایی، گیاهی کامل تولید می گردد که فاقد آلودگی بوده و کلیه ی صفات مربوط به گیاه مادری را در خود دارد. ایرن کشوری است دارای استعدادها و قابلیت های فراوان که با بکارگیری صحیح این توانائیها میتوان به امر تولید هرچه بیشتر محصولات کشاورزی در جهت نیل به خودکفایی و رسیدن به بازارهای بزرگ مصرف جهانی از طریق صادرات محصولات کشاورزی اقدام نمود . از آنجا که صنعت میوه کاری زیر بخش مهمی از بخش کشاورزی را تشکیل میدهد . بنابراین توجه به افزایش کمی و کیفی محصولات باغی کشور و افزایش درآمد میوه کاری از اهداف مهم توسعه اقتصادی محسوب می شود . بطور کلی ازدیاد درختان میوه به دو روش جنسی و غیر جنسی است . در ازدیاد جنسی باتوجه به اینکه تقسیم میوز صورت گرفت و سلولهای نر و ماده با یکدیگر ترکیب میشوند ، سلول تخم حاصل تولید بذر نموده و از کشت آن نهالهایی بدست می آید که از نظر ساختمان ژنتیکی با یکدیگر تفاوتهای زیادی دارند . بعنوان مثال از نظر رشد ریشه شاخه و حتی کیفیت میوه با یکدیگر یکسان نبوده و درختان پیوند شده روی این پایه ها نیز ممکن است تفاوتهایی از نظر رشد ، مقدار میوه و میزان مقاومت با آفات و امراض داشته باشند . بنابراین نهالهای بذری به شدت غیریکنواخت بوده و تفاوتهایی با یکدیگر دارند که هنگام استفاده از بذر برای ازدیاد نباتات و درختان میوه بایستی مدنظر قرار گیرند .

به همین لحاظ با تکثیر جنسی باتوجه به دگر گرده افشانی نمی توان انتظار داشت که گیاهان حاصله از هرجهت مشابه پایه مادری باشند و با توجه به غیریکنواختی نهال های حاصله باغهای غیریکنواخت و ناهمگن ایجاد خواهد شد و در این باغها انجام عملیات باغبانی با مشکلاتی مواجه است .

از آنجا که تولید و تکثیر نهایی یکی از بخشهای مهم صنعت میوه کاری هر کشور بشمار می رود ، تأسیس باغهای مناسب در هر کشور از بذل توجه به این بخش نشأت می گیرد . در باغداری روز دنیا ایجاد باغهای یکنواخت یکی از اصول اولیه احداث بشمار می رود که در آن علاوه بر سیستم تک کشتی ، هم اندازه بودن درختان ، رسیدن همزمان میوه ، کاهش اندازه درخت ، مقاومت به آفات و امراض و زود باروری درختان بسیار مورد توجه می باشد . برای رسیدن به این هدف ، روشهای مختلف ازدیاد رویشی مورد استفاده قرار می گیرد که در این رابطه ریزازدیادی امروزه بعنوان یکی از ابزار های مطمئن و کارآمد مورد توجه و اهتمام تولید کنندگان نهال در سرتاسر جهان قرار گرفته است . امروزه برای انواع درختان میوه پایه های رویشی مناسب ، اصلاح و معرفی شده اند که دارای ارزش و اهمیت بسیاری می باشند . اغلب پایه های مورد استفاده برای درختان میوه هسته دار در ایران بذری و غیریکنواخت بوده و درختان روی این پایه ها از نظر رشد رویشی، میزان عملکرد و مقاومت در برابر آفات و بیماری ها  ( به دلیل تاثیر متقابل پایه و پیوندک) یکسان نبوده و این امر مشکلات متعددی را در عملیات باغبانی ایجاد می نماید. به دلیل اهمیت روزافزون پایه های رویشی ضروری است نسبت به ازدیاد این پایه ها به صورت کلون اقدام گردد. یکی از روش های ازدیاد سریع و همگروه سازی ارقام و پایه های مطلوب، استفاده از کشت درون شیشه ای اندام های مختلف گیاهان با استفاده از تکنیک ریزازدیادی و کشت جوانه می باشد. انتخاب مناسب ترین روش ازدیاد رویشی، می تواند در تولید انبوه پایه ها و در نتیجه اصلاح باغ های هسته دار در کشور کاربرد زیادی داشته باشد. بالغ بر 25 سال پیش پایه های میوه هسته دار شروع به انتقال از شکل دانهالی به سمت انواع رویشی کرده است. پایه های رویشی جدید عمدتاً حاصل کار برنامه های اصلاحی است. در این برنامه ها، توانایی ازدیاد غیرجنسی، مقاومت به بیماری های خاکی و نماتدها و مقاومت به رطوبت زیاد خاک مورد نظر بوده است. اساس تئوری کشت بافت گیاهی توسط هابرلند از آکادمی علوم آلمان در سال1904 بعد از آزمایش وی روی کشت تک سلول ها پیشنهاد گردید. دهه های 1940، 1950و 1960 دوره تحول، بهبود روش های قبلی و تولید گیاهان عاری از عوامل بیماریزا، ذخیره ی ژرم پلاسم، ازدیاد کلونی و تولید فرآورده می باشد. ازدیاد کلونی مهم ترین کاربرد فن آوری کشت بافت است. این فن آوری در تمام گیاهان قابل استفاده است. یکی از روش های ازدیاد کلونی از طریق کشت بافت، استفاده از ریزنمونه جوانه های جانبی و انتهایی است در این روش گیاهان حاصله معمولاً از نظر ژنتیکی مشابه اند (باقری و آزادی، 1381).

به توليد انبوه گياهان با استفاده از فنون مختلف کشت بافت گياهي، ریز ازدیادی اطلاق می‌شود که امروزه، موضوع بسياري از شرکت­هاي خصوصي بین‌المللی است و با ريز ازديادي مبتني بر کشت مريستم می‌توان به توليد گياهان کاملاً عاري از بيماري اقدام نمود. در سطح بین‌المللی توليد گياهان عارى از ويروس با تکنيک کشت مريستم در اکثر محصولات زراعي و باغبانى امکان پذير شده است و اکنون اين فناوري به عنوان يک روش پايه و يک ابزار عالي در تکثير گونه‌هاي گياهي مهم اقتصادي موقعيت ويژه‌اي‌ را کسب کرده است. سالانه تقریباً 1 میلیارد گیاه از طریق ریزازدیادی در جهان تولید می شود که 75-50% آن گیاهان زینتی و گلدار هستند. طبق آمار فائو (2005) از تکنیک ریزازدیادی در 21 کشور آفریقایی، 19 کشور آسیایی، 9 کشور اروپایی و 9 کشور آمریکایی برای تکثیر تجاری برخی گیاهان نظیر تولید پایه های درختان میوه، تولید گیاهان عاری از بیماری، تکثیر گیاهان زینتی و گلهای شاخه بریده استفاده می شود و سالانه از طریق مبادلات این نوع گیاهان درآمد زیادی عاید این کشورها می شود. ریزازدیادی در جاهائیکه تکثیر کلاسیک با مشکل مواجه است و می خواهیم انبوه گیاهان شبیه به گیاه والد را در زمان بسیار کوتاه و در فضای فیزیکی بسیار محدود تولید کنیم استفاده می شود. ریزازدیادی را می توان در تمام طول سال انجام داد(شریفی و همکاران، 1389). مريستم، انتهایی‌ترین نقطه رشد گياهان است که سلول‌های آن کاملاً تمايز يافته نيستند و قادر هستند به طور مکرر تقسيمات متيوزي انجام دهند. مهم‌ترین خصوصيات سلول‌های مريستمي، عدم وجود ارتباط آوندي با قسمت‌های ديگر گياه، بيشتر بودن سرعت تقسيم سلول‌های مريستمي نسبت به ويروسها است که اين موارد باعث می‌شوند تا سلول‌های مريستمي عاري از ويروس باشند و بتوانيم با کشت آن‌ها، به گياهان عاري از ویروس دست یابیم.از جمله مزایای ریزازدیادی عبارت اند از آزادشدن از محدودیت های اقلیمی موجود از نظر فصل و زیستگاه، امکان تنظیم چرخه تولید نهال با نیاز بازار مصرف، ازدیاد آن گروه از گیاهانی که به روش های سنتی به سختی ازدیاد شده و یا از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیستند.

در سال های اخیر با انجام تحقیقات متعدد در حوضه ی بیوتکنولوژی کشاورزی این بخش دارای جایگاه مهم و باارزشی شده است و این امکان را در رابطه با گیاهان فراهم نموده است که بسیار کاراتر از روش های کلاسیک اصلاح نباتات ، با استفاده از تکنیک های مختلف از قبیل دست ورزی ژنتیکی(Genrtic manipulation) ، کشت بافت و سلول گیاهی در شرایط In Vitro و غیره ، گیاهانی با سازگاری متناسب تر و بیشتر به شرایط محیطی و همچنین سازگار با نیاز انسان ها تولید نماید، زیرا :

-       می توان گیاهانی تولید کرد که مقاوم تر به شرایط تنش زایی محیطی باشند .

-       دارای استعداد و قابلیت تغذیه بهتر از مواد غذایی موجود در خاک با استفاده از همزیستی با میکرو ارگانیسم های خاک خواهند بود .

-       از ترکیبات مورد نیاز برای تغذیه انسان ها غنی خواهند شد ( پروتئین ها ، گلوسیدها ، و مواد خشک ).

-       می توان هیبرید هایی را تولید کرد که در شرایط طبیعی ایجاد آنها غیر ممکن می باشد به طوریکه این هیبریدها دارای خصوصیات هر دو والد باشند .

-       با استفاده از فضای و مکان بسیار محدود در مدت زمان بسیار کوتاهی می توان به تکثیر گیاهان مورد نظر مبادرت نمود .

-       امکان نگهداری آسان ژرم پلاسم ها را فراهم می سازد .

-       می توان گیاهان سالم و عاری از بیماری ها را تولید و حفظ نمود .

-       امکان ایجاد ، شناسایی و گزینش گیاهانی که دارای صفات متفاوت از گیاهان مادری خود هستند (ایجاد تنوع ژنتیکی و گزینش آنها)

تکنیک کشت بافت و سلول گیاهی در شرایط In Vitro از جمله فنون بیوتکنولوژی است که کاربرد آن به اوائل سالهای 1950 می رسد . بر اساس این تکنیک ، سلول گیاهی یا بافت از اندام هایی مثل ریشه ، ساقه ، برگ و گل آذین یا هراندام دیگری از گیاه ، جدا شده و در شرایط کاملاً استریل و گندزدایی شده ، در درون لوله های آزمایشی محتوی محیط غذایی مصنوعی قرار گرفته و با تأمین نیازهای نوری و حرارتی مناسب تبدیل به یک گیاه کامل می شوند . قابلیت ژنتیکی که توتی پتانسی نامیده می شود ، باعث تبدیل یک سلول به یک گیاه کامل می گردد . این تکنیک همانطور که اشاره شد امکان تولید هزاران گیاهچه مشابه گیاه مادری را در مدت زمان بسیار کوتاه و در فضای فیزیکی بسیار محدودی را فراهم می سازد که با انتقال این گیاچه ها به سطح گلخانه و مزرعه ، می توان به تولید انبوه دست یافت . در اصلاح نباتات با استفاده از تکنیک کشت بافت و نیز تولید کالوس یا گیاهچه ها در مقیاس وسیع و انجام گزینش در بین نمونه ها می توان ارقام مقاوم به استرس های محیطی را تولید نمود . در باغبانی نیز با بکارگیری آن در سطح وسیع گیاهان زینتی با تنوع بالا تولید شده است . در حال حاضر روش های مورد اشاره در سطح صدها گونه گیاهی با موفقیت به کاربرده شده است و در ضمن وجود موانعی که باید نسبت به حل آنها اقدام نمود ، فنون فوق فرصت های مناسبی در بخش های مختلف تحقیقاتی و اقتصادی بوجود آورده است ، که با تقویت بخش دولتی و فعال نمودن بخش خصوصی کارایی این بخش ها را برای تامین و تولید محصولات اساسی کشور را به طور قابل ملاحظه ای می توان افزایش داد .

کشت بافت را نمی توان شاخه ای مجزا از علومی همانند ژنتیک ، فیزیولوژی ، آناتومی و ... بحساب آورد . به عبارت دیگر کشت بافت ابزار مناسبی در خدمت سایر علوم بوده و آنها را در راه نیل به اهدافشان کمک می کند . کشت بافت شامل مجموعه روش هایی آزمایشگاهی است که با تکیه بر خاصیت توتی پتنسی از یک اندام ، بافت ، شاخه، ساقه ، سلول و یا حتی قسمتی از یک سلول ، گیاهی کامل و منطبق بر هدف مورد نظر را تولید می کند . برای تولید یک گیاه کامل از یک سلول یا پروتوپلاست ، دیگر نمی توان از روش های معمولی مانند کشت در خاک و ... استفاده کرد بلکه تجهیزات و وسایل خاصی مورد نیاز است . وسایل و تجهیزات مورد استفاده برای یک آزمایشگاه کشت بافت بستگی به سطح فعالیت محقق دارد ، برای مثال کارکردن در مقیاس کوچک در آزمایشگاه نیاز به وسایل ساده تری دارد . همچنین بسیاری از مواد و تجهیزاتی که در آزمایشگاه های بزرگ مورد نیاز است ، در این قبیل آزمایشگاه ها ضرورت ندارند . گاهی کشت بافت را تکنولوژی زیستی تولید و تکثیر یک گیاه نیز نامیده اند . از این رو در می یابیم که همه ممالک دنیا از این لحاظ در یک سطح نیستند . به طوری که در سال های اخیر در پاره ای از کشور ها آزمایشگاه های ویژه ای با تجهیزات پیشترفته به بهره برداری رسیده است . چنانکه امروزه تکنولوژی کشت بافت در انحصار تعدادی از ممالک پیشترفته دنیا می باشد .

انواع کشت درون شیشه ای به شرح زیر می باشد :      

کشت گیاهی : کشت دانهال یا گیاهان بزرگ تر ، کشت جنین : کشت جنین های جدا شده رسیده و نارس ،کشت اندام : کشت اندام های گیاهی جدا شده ، کشت بافت : کشت بافت های حاصل از ریزنمونه های گرفته شده از اندام های گیاهی ، کشت تعلیقی و کشت سلولی : کشت سلول های جدا شده یا مجموعه های کوچک سلولی که به حالت تعلیق در یک محیط کشت مایع قرار گرفته اند ، کشت پروتوپلاست : کشت سلول هایی که دیواره سلولی آنها برداشته شده است ، کشت بساک یا هاپلویید : کشت بساک یا دانه گرده نارس به منظور دستیابی به سلول یا کالوس هاپلویید .

تمام انواع کشت بافت گیاهی اعم از روش های قدیمی و جدید ، دو گام اساسی را در بر می گیرد . ابتدا باید بخشی از گیاه به نام ریز نمونه از گیاه کامل جدا شود . این کار موجب به هم خوردن واکنش های سلولی ، بافتی و اندامی می شود که ممکن است در یک گیاه کامل دیده شود . بخش جداشده گیاه باید در یک محیط کشت ویژه قرار داده شود به گونه ای که توانایی بروز استعداد ذاتی یا انگیخته شده ای را داشته باشد . هر آزمایشگاه کشت بافت بدون توجه به هدفی خاص ، باید در برگیرنده شماری از تسهیلات اولیه باشد . این تسهیلات شامل : جایگاهی برای شستشوی کلی ، جایگاهی برای تهیه ، استریل کردن و نگهداری محیط کشت ، اتاق های کشت و اتاقک هایی با محیط کشت کنترل شده ، جایگاهی برای مشاهده و جمع آوری داده ها .

مراحل کشت درون شیشه ای

1 : گندزدایی مواد گیاهی

دستیابی به مواد گیاهی سترون مشکل است و با وجود احتیاط های لازم ، 95 درصد از کشت ها درصورتی که ریزنمونه به خوبی گندزدایی نشده باشد به آلودگی می انجامد . از آنجا که مواد زنده را نمی توان به گونه ای که فعالیت های بیولوژیکی خود را نگه دارند ، با گرمای زیاد مواجه کرد ، لذا اندام ها و بافت های گیاهی را توسط مواد گندزدا سترون می کنند . یکی از مهم ترین عوامل ایجاد رشد و ریخت زایی در کشت بافت گیاهی ، مواد تشکیل دهنده محیط کشت می باشد . نیاز های غذایی اولیه سلول های گیاهی با گیاه کامل مشابهت زیادی دارد . محیط کشت گیاهی بطور کلی از عناصر پرمصرف ، عناصر کم مصرف ، ویتامین ها ، اسیدآمینه و دیگر مواد نیتروژن دار، قندها ، مواد جامد کننده یا سیستم حمایت کننده و مواد تنظیم کننده رشد تشکیل شده است . دستور تهیه محیط کشت مناسب برای هر گیاه می تواند متفاوت باشد.

2 : سترون کردن محیط های کشت

محیط های مورد استفاده برای کشت بافت های گیاهی عموماً با اتوکلاو در دمای 121 درجه سانتی گراد و فشار 5/1 کیلوگرم بر سانتی متر مربع سترون می شود . زمان لازم برای سترون کردن بسیتگی به حجم محیط کشت درون ظرف کشت دارد .

3 : مرحله استقرار

در این مرحله ریزنمونه گندزدایی شده و در شرایط عاری از عوامل بیماری زا بر روی محیط کشت قرار میگیرد .

4 : پرآوری

در این مرحله نمونه های رشد کرده از مرحله استقرار ، به منظور افزایش در تعداد شاخه های جانبی یا تشکیل جوانه نابجا به محیط کشت جدید منتقل می شود .

5 : ریشه زایی

نمونه هایی که به اندازه مناسب رشد کرده اند به محیط کشت مناسب ریشه زایی منتقل می شوند .

6 : سازگاری

طی این مرحله ، گیاه با شرایط برون شیشه ای سازگار می شود . در برخی از حالت ها ، ریشه زایی در این مرحله اتفاق می افتد .

مزایای کشت درون شیشه ای در میوه کاری :

-       تولید انبوه پایه ها و ارقام مورد نظر

-       حذف ویروس از بافت های گیاهی

-       ریز افزایشی سریع ارقام و پایه های حاصل از برنامه های به نژادی

-       حفظ منابع ژنتیکی

-       تولید گیاهان هاپلویید برای برنامه های به نژادی

در کشت این ویترو مواد آزمایشی نیز مانند محیط کشت و فاکتورهای فیزیولوژیکی رشد می توانند روی رشد و نمو تأثیر بگذارند . ژنوتیپ ، سن گیاه ، سن بافت یا اندام ، وضعیت فیزیولوژیکی ، وضعیت سلامت گیاه ،تأثیر سال های مختلف ، شرایط رشد ، موقعیت نمونه روی گیاه ، اندازه قلمه ، زخم و روش قرار دادن روی محیط کشت از جمله عوامل تأثیر گذارند .

کشت درون شیشه ای پایه های رویشی درختان میوه هسته دار :

مهم ترین مشکلات موجود در باغات درختان هسته دار از جمله عمر کوتاه درختان هلو ، خشک شدن درختان گیلاس ، عدم وجود باغ های متراکم و عدم یکنواختی رشد درخت را می توان با استفاده از پایه های رویشی مناسب برطرف نمود . اغلب پایه های مورد استفاده برای درختان میوه هسته دار در ایران بذری و غیر یکنواخت بوده و درختان روی این پایه ها از نظر رشد رویشی ، میزان عملکرد و مقاومت در برابر آفات و بیماری ها (به دلیل تأثیر متقابل پایه و پیوندک ) یکسان نبوده و این امر مشکلات متعددی را در عملیات باغبانی ایجاد می نماید . به دلیل منسوخ شدن پایه های بذری و جایگزینی آنها با پایه های رویشی ، ضروری است نسبت به ازدیاد پایه های رویشی به صورت کلون اقدام گردد . امروزه به منظور ازدیاد سریع و همگروه سازی ارقام و پایه های مطلوب ، از کشت درون شیشه ای اندام های مختلف گیاهان استفاده می شود . بااستفاده از تکنیک ریزازدیادی و کشت جوانه ، باززایی و تولید در بسیاری از گونه های گیاهی قابل انجام است . انتخاب مناسب ترین روش ازدیاد رویشی ، می تواند در تولید انبوه این پایه ها و در نتیجه اصلاح باغ های هسته دار در کشور کاربرد زیادی داشته باشد . در عمل اغلب روش تک جوانه همراه با روش جوانه جانبی به کار می رود .در برخی از گیاهان سخت ریشه زا، کشت مریستم به طور مستقیم ، منجر به تولید گیاه کامل نمی گردد . زیرا پس از کشت مریستم و به دست آمدن گیاهچه ، تشکیل ریشه های نابجا مسئله ای جدی بوده و در مواردی ناممکن به نظر می رسد . در این شرایط استفاده از فنون ریزپیوندی ، جایگزینی مناسب برای کشت مریستم خواهد بود . تفاوت این روش با کشت مریستم در مکان استقرار مریستم جدا شده می باشد . در کشت مریستم ، مریستم جداشده بر روی پل کاغذی و یا محیط کشت جامد قرار می گیرد ، حال آنکه در ریزپیوندی ، مریستم جدا شده برروی پایه بذری ریشه دار قرار گرفته و پس از رشد ، واجد سیستم ریشه ای از پیش آماده خواهد بود . ریزپیوندی یک روش مطمئن و پیشنهاد شده برای تولید یکنواخت ژنتیکی ، کاشت مواد گیاهی عاری از ویروس و ریزازدیادی درختان میوه است روش ریزازدیادی نهال های ریزپیوندی بیشتری را در مکان کوچک و در مدت زمان کم تأمین می کند . ریزپیوندی در سال 1970 توسعه یافته است که شامل پیوند از مریستم های رویشی در اندازه های میلی متری است . ریزپیوندی بیشتر برای بدست آوردن گیاهان عاری از ویروس ، جداسازی ویروس ها در عفونت ها ، پرورش ارقام خاص ترکیب شده و برای مطالعه ناسازگاری پیوند بین نهال و پایه ها استفاده می شود . تکنیکهای ریزپیوندی ابزار مفیدی برای انتشار اولیه خطوط اصلاح در انواع برنامه های توسعه را ارائه می دهد که در ابتدا این روش برای حذف ویروس در درختان میوه مورد استفاده قرار گرفته است. ریزپیوندی در شرایط درون شیشه ای ممکن است چندین مزیت از جمله : حذف ویروس ها ، جوان سازی مجدد بافت های بالغ ، کامل کردن سال تولید گیاه ، افزایش سازگاری و همبستگی بین نهال ها و پایه ها ، پرورش ترکیبات ژنتیکی خاص برای افزایش بهره وری از گونه های گیاهی خاص را تأمین کند . مزیت های روش پیوند در شرایط درون شیشه ای در مقایسه با روش پیوندهای سنتی : 1- روش ریزپیوندی خیلی سریعتر از روشهای قدیمی می باشد 2- روش ریزپیوندی به فضای کمتری نیاز دارد 3- در روش ریزپیوندی مواد گیاهی کاشته شده عاری از ویروس هستند 4- در روش ریز پیوندی گیاهچه هایی تولید می شوند که از نظر ژنتیکی یکنواخت هستند . در مطالعات ریزپیوندی در شرایط درون شیشه ای حصول اطمینان از تماس خوب بین ریزپیوندها و پایه ها برای انجام یک پیوند موفق ضروری است .

  ناوارو و همکاران (1975) ، روشهای مختلف ریزپیوندی در مرکبات را مورد مطالعه قرار دادند. در بررسی آنان مریستم ، بدون آغازنده ی برگی همراه با دو ، چهار و شش آغازنده ی برگی ، برروی پایه های مختلف بذری مرکبات ، در شرایط درون شیشه ای استقرار یافتند . هرچند احتمال آلودگی در مریستم تنها بسیار پایین بود ، ولی درصد موفقیت در گیرایی و رشد نیز بسیار کم بود . با بکار بردن مریستم همراه با دو آغازنده ی برگی ، آلودگی همچنان پایین بود ولی درصد موفقیت در ریزپیوندی افزایش قابل ملاحظه ای پیدا نمود . با افزایش تعداد آغازنده های برگی و اندازه ی پیوندک ، درصد موفقیت نیز افزایش یافت ، ولی احتمال آلودگی نیز به شدت بالا رفت . لذا بر اساس پیشنهاد ایشان، استفاده از مریستم همراه با دو آغازنده ی برگی ، جهت تولید گیاهان عاری از ویروس مرکبات ، مناسب تشخیص داده شد . ناوارو و ژوارز (1977) گزارش نمودند که موفقیت 100% در حذف ویروسها ، ویروئیدها و بیماریهای مایکوپلاسمایی مرکبات با استفده از ریزپیوندی ، هنگامی حاصل می شود که از مریستمی دارای حداکثر دو آغازنده ی برگی استفاده شود . مولاز چانکل و همکاران (1979)، بااستفاده از ریزپیوندی مریستم بر روی دانه رست های سربرداری شده در شرایط درون شیشه ای ، اقدام به ویروس زدایی گیاه هلو نمودند . هرچند عملیات ریزپیوندی ، روشی جایگزین برای کشت مریستم می باشد ، با اینحال موفقیت کمی از این روش در ویروس زدایی گیاه هلو حاصل شده است . والکی(1981) ضمن انجام ریزپیوندی هلو برروی پایه های مختلف و بررسی میزان موفقیت در ویروس زدایی آنها ، گزارش نمود که زیرپیوندی در هلو ، هنگامی با نتایج قابل قبول همراه است که در کنار گرما درمانی صورت پذیرد .

چانونتاپیپات و همکاران (2003)، برای ریزازدیادی ارقام بادام ، از ریزپیوندی آنها برروی دورگ هلو بادام استفاده نمودند . از آنجاییکه انگیزش ریشه های نابجا در اغلب ارقام بادام ، سخت است ، ریزپیوندی در مطالعه ی آنان برای رفع این مشکل بکار رفت . آنان پس از پرآوری شاخساره در ارقام بادام ، با برداشت پیوندکهایی به طول 5/1 سانتیمتر ، اقدام به انتقال آنها برروی پایه های ریشه دار هلو بادام از طریق پیوند نیمانیم نمودند . موفقیت پیوند زمانی حاصل شد که تطابق کامبیومی پایه و پیوندک برقرار گردد . این مهم زمانی حاصل شد که از پایه و پیوندک هم قطر ، استفاده به عمل آید .

نگوئرولز و جونز (1979)، با استفاده از ریزپیوندی مریستم زردآلو ، برروی شاخساره های ریشه دار هلو ، توانست به موفقیتی معادل 50- 40 % دست یابد . آنان برای این منظور ، از ریزپیوندکهایی به ابعاد 5/0 2/0 میلیمتر استفاده کردند . مارتینز گومز و گرادزیل (2001)، در ریزپیوندی بادام نون پاریل برروی پایه های مختلف ،توانستند90 -30% موفقیت کسب نمایند . در پژوهشی مشابه ، گوربل و همکاران (1998)، اقدام به ریزپیوندی شاخساره های درون شیشه ای بادام آچاک ، بر روی پایه های حاصل از بذر همان کولتیوار نمودند . میزان موفقیت در عملیات ریزپیوندی آنان ، 80 60% گزارش گردید .

رزقی و همکاران (2001)، ضمن بررسی امکان ویروس زدایی از طریق ریزپیوندی نوک شاخساره در گیاه بادام ، اثراندازه ی جداکشت و نوع پایه در موفقیت این فرآیند را بررسی نمودند . آنان برای این منظور ، ارقام مختلف بادام را به ویروسهای پی-دی-وی و پی-ان-آر-وی آلوده نمودند . سپس جداکشتهایی با 3تا4 آغازنده ی برگی و 4 تا6 آغازنده ی برگی از گیاهان بادام آلوده جداکرده و بر روی انواع پایه ، شامل جی اف 305 ، جی اف677 ، میروبالان و گیلاس گل ، پیوند زدند . مریستم همراه با 3 تا 4 آغازنده ی برگی ، اندازه ای معادل 5/0 تا 0/1 میلیمتر داشت . ایشان گزارش نمودند که با افزایش تعداد آغازنده های برگی ، میزان موفقیت در گیرایی پیوند افزایش یافته ، حال آنکه درصد گیاهان ویروس زدایی شده کاهش پیدا می کند . نتایج آزمایش رزقی و همکاران (2001) ، نشان دادند که موفقیت در زدودن ویروسهای مختلف یکسان نیست . یطوریکه حذف ویروس پی-ان-آر-اس-وی ، ساده تر از ویروس پی-دی-وی ، صورت می گیرد .  

در تحقیقی ریزپیوندی نوک شاخه از چندین رقم انگور ایران در شرایط درون شیشه ای مورد بررسی قرار گرفت که در این تحقیق ریزنمونه های نوک شاخه از چهار رقم انگور، سلطانی- فخری- صاحبیو قزل اوزوم در شرایط درون شیشه ای پیوند زده شدند در این آزمایش ویژگیهای رشد رضایت بخش بود و نوک شاخه های بدست آمده در شرایط درون شیشه ای موفقیت پیوند بالاتری در مقایسه با نوک شاخه های رشد کرده در شرایط هوای آزاد را داشتند.

اغلب پایه های مورد استفاده برای درختان میوه هسته دار در ایران بذری وغیر یکنواخت بوده و درختان پیوند زده شده روی این پایه ها از نظر رشد رویشی، میزان عملکرد و مقاومت در برابر آفات و بیماری ها یکسان نیستند و این امر مشکلاتی همچون عمر کوتاه درختان هلو، خشک شدن درختان گیلاس و عدم یکنواختی رشد درختان را در عملیات باغبانی ایجاد می کند. در پایه های رویشی درختان میوه ی هسته دار که نتیجه ی ازدیاد پایه ها به روش های غیر جنسی است ، خصوصیات گیاه مادری به طور کامل منتقل میشود و این ویژگی خاصی است که در نهال های حاصل از بذر به ویژه در گونه هایی دیده می شود که دگر گشن هستند . علاوه بر این باغ های احداث شده با پایه های رویشی در مقایسه با با پایه های بذری ، محاسنی همچون یکنواختی اندازه ی درخت ، کنترل رشد ، مدیریت کارا د برنامه های داشت و برداشت در باغ ، مقاومت در برابر آفات و بیماری ها ، کیفیت بهتر، کشت متراکم و افزایش عملکرد در واحد سطح دارند . این دامنه ی وسیع کارایی پایه های رویشی سرانجام به کاهش هزینه های تولید و ایجاد درآمد بالاتر برای باغدار منجر میشود . در سال های اخیر ریزازدیادی پایه ها و گونه های مختلف جنس پرونوس از ابعاد گوناگون مانند تأثیر محیط کشت های مختلف بر رشد ریزنمونه ، تأثیر غلظت های مختلف تنظیم کننده های رشد ، تأثیر ویتامین ها و پرولین ، مقایسه ی منابع مختلف آهن در محیط کشت و مقایسه ی درصد های مختلف ساکارز مطالعه و ارزیابی شده است . تاکنون توجه زیادی به پایه های رویشی در باغ های درختان میوه ی هسته دار نشده اغست و بیشتر این درختان روی پایه های بذری استقرار یافته اند . این پایه های رویشی کمتر شناخته شده و در دسترس هستند . در تحقیقی که در موسسه ی تحقیقات اصلاح و تهیه ی نهال و بذر کرج انجام شد تأثیر محیط کشت و تنظیم کننده های رشد گیاهی برای دستیابی به محیط کشت برای ریزازدیادی پایه های تترا و نماگارد که برای احداث باغ های یکنواخت درختان میوه های هسته دار مناسب است بررسی و مطالعه شد و ازدیاد درون شیشه ای این دو پایه با پایه ی رویشی GF677 مقایسه شد پس از انجام آزمایش نتایج نشان داد که هر سه پایه ی رویشی در محیط کشت MS تغییر یافته(حاوی 1 میلی گرم در لیتر ایندول بوتیریک اسید و یا 1 میلی گرم در لیتر نفتالین استیک اسید) بیشترین تعداد و طول گیاهچه را تولید کردند . پایه ی رویشی نماگارد در محیط کشت ناپ هیچ پرآوری را به همراه نداشت و ریزنمونه ی نماگارد در این محیط دچار کلرز شد همچنین این محیط کشت به ایجاد کلرز در گیاهچه های حاصل از ریزنمونه ی تترا منجر شد . محیط کشت میتواند در رشد درون شیشه ای گیاهان بسیارموثر باشد . در کشت درون شیشه ای ترکیب محیط کشت میتواند روی رشد گیاهچه موثر باشد و این تأثیر بر اثر ترکیب نمک های موجود در محیط کشت ایجاد می شود . در ارتباط با مطلوب ترین محیط کشت و غلظت های مختلف نمک ها در کشت درون شیشه ای پایه ها و ارقام درختان میوه گزارش های متعددی موجود است که بسته به ژنوتیپ و شرایط کشت نتایج متفاوتی گزارش شده است . در کشت درون شیشه ای چندین رقم زردآلو بهترین نتایج در محیط کشت QL و عناصر ماکروی WPM تغییر یافته حاصل شد ترکیب محیط کشت روی میزان پرآوری و پایه های هسته دار تأثیر داشت به طوری که پس از انجام 9 زیر کشت تعداد شاخساره روی محیط QL در مقایسه با محیط MSو WPM به طور معنی داری کاهش یافت . در پژوهشی مشخص شد که محیط کشت MS سبب طویل شدن برگ میشود و برگ ها علائم کمبود را نشان دادند و در نهایت از بین رفتند و پرآوری مطلوب از محیط کشت ناپ تغییر یافته به همراه 1 میلی گرم در لیتر بنزیل آدنین و 1 دهم میلی گرم در لیتر نفتالین استیک اسید حاصل شد . عملکرد محیط کشت به ژنوتیپ نیز بستگی دارد در بادام رقم نان پاریل محیط کشتAP محیط کشت مناسبی بود در صورتی که برای رقم نی پلوس اولترا محیط کشت MS پرآوری مطلوبی را به دنبال داشت به دلیل اهمیت روزافزون پایه های رویشی، ضروری است نسبت به ازدیاد این پایه ها به صورت هم گروه اقدام شود. یکی از روش های ازدیاد سریع و هم گروه سازی ارقام و پایه های مطلوب ، استفاده از کشت درون شیشه ای اندام های مختلف گیاهان است. با استفاده از روش ریزازدیادی و کشت جوانه، باززایی و تولید در بسیاری از گونه های گیاهی قابل انجام است. در تحقیقاتی که اخیراً انجام شده است ، اثرعوامل مختلف مثل اثرکربوهیدرات های مختلف ، ترکیب منابع مختلف آهن در محیط کشت و اثر ترکیبات مختلف تنظیم کننده های رشد در ازدیاد درختان میوه هسته دار مورد بررسی قرار گرفت . چهار هفته پس از کشت ، ریبوفلاوین منجر به تحریک ریشه های نابجا شد و ریشه دهی ، درمقایسه با تیمار شاهد خیلی ضعیف بود . در غلظت های بالای ریبوفلاوین نیز نشانه های کلروز مشاهده شد . به گزارش روز یک و همکاران (2003 ،Ruzic et al .)  ترکیب محیط کشت و غلظت نمک ها نقش مهمی را در ریزازدیادی پایه گیلاس بازی می کند و در محیط کشت MS با نصف غلظت عناصر میکرو ، رشد گیاهچه های گیلاس افزایش پیداکرد . در پژوهش دیگری مشخص شد ، افزودن پرولین به محیط ریشه زایی ، در تولید ریشه از ارقام سخت ریشه زای آلبالو مفید است ( 2002،Battistini and Paoli) . اثرآهن آلی ( Fe - EDDHAو Fe – EDTA) و آهن معدنی (FeCl2 ) بر ریشه زایی پایه رویشی GF677 در شرایط درون شیشه ای بررسی شد . در ریزنمونه های تغذیه شده با ، Fe – EDDHA ریشه زایی کامل(100 درصد) مشاهده شد ، در حالی که در حضور   FeCL2 ریشه زایی کمتر بود . در محیط حاوی Fe – EDTA  ، ریشه ای تشکیل نشد ( 2003,.Molassiotis et al ) . به گزارش رگالسکی و همکاران بیشترین پرآوری آلو ی سانتارزا در محیط حاوی 2 میلی گرم در لیتر BAP  و بیشترین ارتفاع شاخساره در محیط دارای 5/0 میلی گرم در لیتر BAP حاصل شد . کمالی و همکاران گزارش کردند پرآوری ژنوتیپ های بذری در محیط MS  حاوی 1 میلی گرم در لیتر BA و 01/0 میلی گرم در لیتر نفتالین استیک اسید (NAA) حاصل شد . مطلوب ترین محیط برای طویل شدن ریزنمونه9 های GF677 در محیط کشتKnop  حاوی 1/0 میلی گرم در لیتر BA و برای ژنوتیپ های بذری محیط کشتMS با همین غلظت ازBA بود . در پژوهشی آلوی Bistrica که به عنوان پایه برای زردآلو به کار می رود ، به صورت درون شیشه ای ازدیاد شد . بیشترین پرآوری شاخساره روی محیط کشتMS با25/0 میلی گرم در لیترBAP و 1/0 میلی گرم در لیتر ایندول بوتیریک اسید(IBA) حاصل شد . افزودن 1/0 و 5/0 میلی گرم در لیتر GA3 افزایشی در پرآوری و طول شاخساره ایجادنکرد . کاهش غلظت عناصر معدنی محیط کشتMS تانصف مقدار طبیعی آن ، درصد ریشه زایی ریزنمونه های PR204/84 را افزایش داد . مهم ترین صفت بارز پایه رویشی VPK1 (P.cerasiferae) مقاومت بالای آن نسبت به سرمای زمستان است . سنت جولینA (P.insititia) نیز پایه ای نیمه پا کوتاه است و درختی با اندازه 80 تا85 درصد درختان استاندارد تولید می کند و با ارقام مختلف هلو ، شلیل آلو و گوجه سازگار است . دراین پژوهش ازدیاد شیشه ای این دو پایه با پایه رویشیGF677 مورد مقایسه و بررسی قرار گرفت . آزمایش هائی روی محیط کشت مناسب در مراحل ازدیاد و ریشه دهی پایه های هلو انجام شد. نتایج نشان داد که این پایه ها در محیط درون شیشه ای اختلافات قابل ملاحظه ای دارند. ازدیاد بعضی از این پایه ها آسان  و بعضی دیگر بسیار مشکل بود(Battistini and Paoli, 2002).محیط کشت می تواند در رشد درون شیشه ای گیاهان بسیار موثر باشد(Pilar and Marin, 2005). تحقیق انجام شده توسط آندریو و مارین نشان دادند که ترکیب محیط کشت روی میزان پرآوری و ازدیاد پایه های هسته دارها تاثیر دارد به طوریکه پس از انجام 9 بازکشت تعداد شاخساره روی محیط QL در مقایسه با محیط MS و WP به طور معنی داری کاهش یافت. در کشت درون شیشه ای ترکیب محیط کشت روی رشد گیاهچه موثر است و این تاثیر در اثر ترکیب نمک های موجود در محیط کشت ایجاد می شود. به نظر می رسد پکتین و آسکوربیک اسید به کار رفته در محیط کشت MS تغییر یافته نیز در ارجحیت این محیط کشت بر سایر محیط ها اثر گذار بوده است.  در کشت درون شیشه ای چندین رقم زردآلو بهترین نتایج در محیط کشت QL و عناصر ماکروی WPM تغییر یافته حاصل شد. در برخی از گیاهان سخت ریشه زا، کشت مریستم به طور مستقیم، منجر به تولید گیاه کامل نمی گردد. زیرا پس از کشت مریستم و به دست آمدن گیاهچه، تشکیل ریشه های نابجا مسئله ای جدی بوده و در مواردی ناممکن به نظر می رسد. در این شرایط استفاده از فنون ریزپیوندی جایگزینی مناسب برای کشت مریستم خواهد بود. تفاوت این روش با کشت مریستم در مکان استقرار مریستم جدا شده می باشد. در کشت مریستم، مریستم جدا شده بر روی پل کاغذی و یا محیط کشت جامد قرار می گیرد، حال آنکه در ریزپیوندی، مریستم جدا شده بر روی پایه بذری ریشه دار قرار گرفته و پس از رشد، واجد سیستم ریشه ای از پیش آماده خواهد بود. ناوارو و همکاران (1975) ، روشهای مختلف ریزپیوندی در مرکبات را مورد مطالعه قرار دادند. در بررسی آنان مریستم، بدون آغازنده ی برگی همراه با دو ، چهار و شش آغازنده ی برگی، برروی پایه های مختلف بذری مرکبات، در شرایط درون شیشه ای استقرار یافتند. هرچند احتمال آلودگی در مریستم تنها بسیار پایین بود، ولی درصد موفقیت در گیرایی و رشد نیز بسیار کم بود. با بکار بردن مریستم همراه با دو آغازنده ی برگی، آلودگی همچنان پایین بود ولی درصد موفقیت در ریزپیوندی افزایش قابل ملاحظه ای پیدا نمود. با افزایش تعداد آغازنده های برگی و اندازه ی پیوندک، درصد موفقیت نیز افزایش یافت، ولی احتمال آلودگی نیز به شدت بالا رفت. لذا بر اساس پیشنهاد ایشان، استفاده از مریستم همراه با دو آغازنده ی برگی، جهت تولید گیاهان عاری از ویروس مرکبات، مناسب تشخیص داده شد . ناوارو و ژوارز (1977) گزارش نمودند که موفقیت 100% در حذف ویروسها، ویروئیدها و بیماریهای مایکوپلاسمایی مرکبات با استفاده از ریزپیوندی، هنگامی حاصل می شود که از مریستمی دارای حداکثر دو آغازنده ی برگی استفاده شود. مولاز چانکل و همکاران (1979)، بااستفاده از ریزپیوندی مریستم بر روی دانه رست های سربرداری شده در شرایط درون شیشه ای، اقدام به ویروس زدایی گیاه هلو نمودند. هرچند عملیات ریزپیوندی، روشی جایگزین برای کشت مریستم می باشد، با اینحال موفقیت کمی از این روش در ویروس زدایی گیاه هلو حاصل شده است. والکی(1981) ضمن انجام ریزپیوندی هلو برروی پایه های مختلف و بررسی میزان موفقیت در ویروس زدایی آنها، گزارش نمود که زیرپیوندی در هلو، هنگامی با نتایج قابل قبول همراه است که در کنار گرما درمانی صورت پذیرد.

چانونتاپیپات و همکاران (2003)، برای ریزازدیادی ارقام بادام، از ریزپیوندی آنها برروی دورگ هلو بادام استفاده نمودند. از آنجاییکه انگیزش ریشه های نابجا در اغلب ارقام بادام ، سخت است، ریزپیوندی در مطالعه ی آنان برای رفع این مشکل بکار رفت. آنان پس از پرآوری شاخساره در ارقام بادام، با برداشت پیوندکهایی به طول 5/1 سانتیمتر ، اقدام به انتقال آنها برروی پایه های ریشه دار هلو بادام از طریق پیوند نیمانیم نمودند. موفقیت پیوند زمانی حاصل شد که تطابق کامبیومی پایه و پیوندک برقرار گردد . این مهم زمانی حاصل شد که از پایه و پیوندک هم قطر ، استفاده به عمل آید.

نگوئرولز و جونز (1979)، با استفاده از ریزپیوندی مریستم زردآلو، برروی شاخساره های ریشه دار هلو، توانست به موفقیتی معادل 50- 40 % دست یابد. آنان برای این منظور ، از ریزپیوندکهایی به ابعاد 5/0 2/0 میلیمتر استفاده کردند. مارتینز گومز و گرادزیل (2001)، در ریزپیوندی بادام نون پاریل برروی پایه های مختلف ،توانستند90 -30% موفقیت کسب نمایند. در پژوهشی مشابه، گوربل و همکاران (1998)، اقدام به ریزپیوندی شاخساره های درون شیشه ای بادام آچاک، بر روی پایه های حاصل از بذر همان کولتیوار نمودند. میزان موفقیت در عملیات ریزپیوندی آنان، 80 60% گزارش گردید.

رزقی و همکاران (2001)، ضمن بررسی امکان ویروس زدایی از طریق ریزپیوندی نوک شاخساره در گیاه بادام، اثراندازه ی جداکشت و نوع پایه در موفقیت این فرآیند را بررسی نمودند. آنان برای این منظور ، ارقام مختلف بادام را به ویروسهای پی-دی-وی و پی-ان-آر-وی آلوده نمودند . سپس جداکشتهایی با 3تا4 آغازنده ی برگی و 4 تا6 آغازنده ی برگی از گیاهان بادام آلوده جداکرده و بر روی انواع پایه، شامل جی اف 305 ، جی اف677، میروبالان و گیلاس گل، پیوند زدند. مریستم همراه با 3 تا 4 آغازنده ی برگی، اندازه ای معادل 5/0 تا 0/1 میلیمتر داشت. ایشان گزارش نمودند که با افزایش تعداد آغازنده های برگی، میزان موفقیت در گیرایی پیوند افزایش یافته، حال آنکه درصد گیاهان ویروس زدایی شده کاهش پیدا می کند. نتایج آزمایش رزقی و همکاران (2001)، نشان دادند که موفقیت در زدودن ویروسهای مختلف یکسان نیست. یطوریکه حذف ویروس پی-ان-آر-اس-وی، ساده تر از ویروس پی-دی-وی ، صورت می گیرد. ریزپیوندی در سال 1970 توسعه یافته است که شامل پیوند از مریستم های رویشی در اندازه های میلی متری است. ریز پیوندی بیشتر برای بدست آوردن گیاهان عاری از ویروس، جداسازی ویروس ها در عفونت ها، پرورش ارقام خاص ترکیب شده و برای مطالعه ناسازگاری پیوند بین پیوندک و پایه ها استفاده می شود(Burger 1985; Navarro 1988). ریزپیوندی در شرایط درون شیشه ای دارای چندین مزیت ازجمله حذف ویروس ها، جوان سازی مجدد بافت های بالغ، کامل کردن سال تولید گیاه، افزایش سازگاری بین نهال ها و پایه ها، پرورش ترکیبات ژنوتیپی خاص برای افزایش بهره وری ازگونه های گیاهی خاص است(Richardson et al. 1996; Hartmann et al. 1997). در مقایسه ی پیوند های سنتی با روش پیوند در شرایط درون شیشه ای، ریزپیوندی دارای چندین مزیت است ازجمله اینکه روش ریز پیوندی خیلی سریع تر از روش های قدیمی است، به فضای کمتری نیاز دارد، موادگیاهی کاشته شده عاری از ویروس هستند و همچنین در روش ریزپیوندی گیاهچه هایی تولید می شوند که از نظر ژنتیکی یکنواخت می باشند. در مطالعات ریزپیوندی در شرایط درون شیشه ای حصول اطمینان از تماس خوب بین ریزپیوند ها و پایه ها برای انجام یک پیوند موفق ضروری است. همچنین بهینه سازی شرایط و محیط کشت برای انجام مطالعات ریزپیوندی مهم می باشد. نتایج مختلف تکنیک های ریزپیوندی در شرایط درون شیشه ای، تشکیل پایه، اندازه ی قلمه و اثرات محیط کشت بر روی توسعه ی نهال پیوند شده برای ارقام بادام فرادل و فراگنس در استان دیاربکر در جنوب شرق ترکیه مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت (1982,Rugini and Verma). در این بررسی دانه های بادام وحشی در شرایط درون شیشه ای جوانه زده و به عنوان پایه مورد استفاده قرار گرفت. شروع کشت شاخه از این ارقام بادام با موفقیت انجام شد و تشکیل ریز شاخه های گیاهی در شرایط درون شیشه ای در این تحقیق با هیچ مشکلی مواجه نشد و ریز شاخه های تولید شده با موفقیت با شرایط محیطی سازگار شدند. روش ریز پیوندی پتانسیل بالایی برای استفاده جهت ریزازدیادی ارقام بادام فرادل و فراگنس دارد که نشان دهنده ی یک روش عملی برای بازسازی باغ های بادام در ترکیه و جاهای دیگر است. گزارش های منتشر شده به ویژه برای کشت درون شیشه ای بالقوه بادام هنوز نیازمند بهبود مشکلات پیشرو به وسیله ی ریشه زایی درون شیشه ای ریز شاخه های ریز ازدیاد شده است. روش ریزپیوندی با موفقیت در گونه های نخود به کار برده شده است (Ponsonby and Mantell 1993).

فهرست منابع:

1-  امیر قاسمی، ت. 1379. بادام، کشت و تولید . انتشارات فنی ایران . 128 ص .

2-  بی نام، اداره ی کل آمار و اطلاعات کشاورزی . 1384 . انتشارات وزارت جهاد کشاورزی . تهران . 234ص .

3-  تهرانی فر ، ع . و م . کافی . پرورش بادام . انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد . 31 ص .

4-  جلیلی مرندی ، ر . ج . حکیمی رضایی . 1382 . پرورش فندق . بادام . گردو(ترجمه)، چاپ دوم ، جهاد دانشگاهی .

5-  چایچی ، س . ، ن . حسن زاده و م . مشهدی جعفرلو . 1381 . راهنمای بادام . نشر آموزش کشاورزی . تهران . 172 ص .

6-  خوش خوی ، م . ،شیبانی ، ب . ، روحانی ، ا . و تفضلی ، ع . 1380 . اصول باغبانی ، انتشارات دانشگاه شیراز .

7-  درویشیان ، م . 1379 . بادام ، کشت و تولید . انتشارات فنی ایران . 128 ص.

8-  رسول زادگان ، ی. 1375 . میوه کاری در مناطق معتدله(ترجمه) . انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان .

9-  میر محمدی میبدی ، ع . م . 1382 . اصلاح نباتات در باغبانی . انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان .

10-یزدانی ، س . ر . اشراقی و س . باسم پور ، 1385 . تحلیل اقتصادی تولید بادام در استان چهار محال و بختیاری . مجله ی علمی- پژوهشی علوم کشاورزی ،  13- 1 :1 .

11-Aldrufeu, A. ,M. Pages. J.Messeguer and E. mele. 1983. In vitro rhizogenesis of Rosa Sp in different substrates. Acta. Hort. 153 :315 – 323

Ainsley, P . J., Collins, G. G. & Sedgley, M. 2001. Applying  genetic  transformatio-12

Technology  to almond. Aust. Nutgrwr. 15(3):35-37 .

13-Antonelli, M. 1991. Regeneration  from  almond cotyledons: induction  of  proembryonal  masses. Acta Hort. 300:255-259 .

14-Boxus, P. H. 1988 . The production of fruit and vegetableplants by in vitro culture – actual possibilities and  Perspectives.

15-Caboni, E. 1994. Peroxidase  activity and  in vitro rooting  in  an  almond (Prunus  dulcis  Mill.)  genotype. Acta  Hort. 373: 201-205.

16-Couto, M., Brahm, R.  U.  &  Oliveira,  R.  P. 2004. In  vitro establishment  of  Prunus  sp.  Rootstocks.  Rev.  Bras. Frutic.  26(3): 561-563.

17-GOGORCENA,  Y .,  Abadja,  J. &  Abadja,  A. 2004.  A  new  technique   for  Screening   iron – efficient   genotypes  in  peach  rootstocks:  Elicitation  of  riit  ferric  chelate   reductase  by  manipulation  of  external  iron  concentrations.  Journal  of   Plant  Nutrition. 27(10): 1701 – 1715.

18-Kester,  D. L.  & Asay,  R.  A.  1986b.  Hansen 2168 and  Hansen  536: two  new  Prunus  rootstock  clones.  HortScience. 21: 331 – 332.

19-Kester,  D. L.  and  Asay,  R.  A. 1986b. Hansen 2168  and  Hansen 536:  two new  Prunus  riitstock  clones.  Hort  slones.21: 331 – 332.

20-Pierik, R. L. M. 1989.  In  vitro   culture  of  higher  plants.  Martinus  nijhorff  Pub.  Dordrecht.

+ نوشته شده در  چهارشنبه ششم اسفند 1393ساعت 16:25  توسط کوروش  | 

اصلاحیه درس علوم هشتم

بنام خدا

مواردی از اشکالات واصلاحیه ها در مورد کتاب علوم تجربی پایه هشتم      

موادرا از نظر عبور جریان الکتریکی می توانیم به دو دسته تقسیم کنیم .       

اشکال

صفحه 76

موادرا از نظر عبور جریان الکتریکی می توانیم به سه دسته تقسیم کنیم . الف)  رسا نا             

ب ) نارسا نا                      ج ) نیم رسانا  

اصلاحیه

  

     مفهوم جمله  به طوری که سکه درون کاسه را نبیند  گویا نیست         

اشکال

 

صفحه 122

نوشته شود تا هنگامی که سکه درون کاسه را نبیند .        

اصلاحیه

نوشتن نام ترکیب  شیمیایی با روش جدید کلسیم بی کربنات

اشکا ل

صفحه 107

  کلسیم هیدروژن کربنات

اصلاحیه

وقتی باریکه نو ر به طور عمود بر سطح یک تیغه شیشه ای یا جسم شفاف دیگری بتابد بدون شکست به مسیر خود ادامه  می دهد(دانش آموز ان هنوز شکست نور را نخوانده اند شکل 18- الف )

اشکال

صفحه 117

وقتی باریکه نو ر به طور عمود بر سطح یک تیغه شیشه ای یا جسم شفاف دیگری بتابد بدون تغییر مسیربه حرکت  خود ادامه  می دهد

                  

اصلاحیه

 در فعالیت (117)  در جمله (ب) تصویر .......است . به نظر می اید، در پشت اینه تشکیل شده است .

اشکال

صفحه 117

نوشته شود : به نظر می رسد تصویر در پشت اینه است ، بنابراین نوع تصویر ........... است .  

اصلاحیه

. 

+ نوشته شده در  یکشنبه هفتم دی 1393ساعت 21:27  توسط کوروش  | 

بودجه بندی درس علوم تجربی

1-20ص  علم وفن اوری ، مخلوط ها وروش جداسازی ، محلول وحلالیت ؛تغییرات شیمیایی و اجزای ان ، موارد استفاده از انرژی  انها

 دو جلسه  4 ساعت 

یک جلسه 2 ساعت

هفته اول 

مهر

هفته  دوم

دو جلسه  4 ساعت 

یک جلسه 2 ساعت

6جلسه

   12*1.7 = صفحه20.5

هفته سوم

هفته چهارم

20-39ص  درون اتم ، اجزای اتم  ، مدلهای اتمی  ، ایزوتوپ ، یون  ، دستگاه عصبی وقسمتهای ان ، حس و حرکت

دو جلسه  4 ساعت 

یک جلسه 2 ساعت

دو جلسه  4 ساعت 

یک جلسه 2 ساعت

5/5 جلسه باضافه امتحان

هفته اول 

آبان

هفته  دوم

هفته سوم

هفته چهارم

39-57ص  بافتها ی بدن ، تنظیم هورمونی  وانواع هورمون و نقش انها در بدن ،  صفات ارثی وسلول واجزای ان

دو جلسه  4 ساعت 

یک جلسه 2 ساعت

دو جلسه  4 ساعت 

یک جلسه 2 ساعت

5/5جلسه باضافه امتحان

هفته اول 

   

آذر

هفته  دوم

هفته سوم

هفته چهارم

57-68ص تقسیم سلولی  وتولید مثل در جانوران

دو جلسه  4 ساعت 

یک جلسه 2 ساعت

3 جلسه

هفته اول 

 

دی

 

هفته  دوم

 امتحانات نوبت اول

هفته سوم

هفته چهارم

68-89ص تولی مثل در گیاهان ، الکتریسته ، بار ه ای الکتریکی ، مدار الکتریکی ، مغناطیس  قطب های اهن ربا

یک جلسه 2ساعت

دو جلسه  4 ساعت   

یک جلسه 2 ساعت  

دوجلسه 4 ساعت

6 جلسه

هفته اول 

  

بهمن

هفته  دوم

هفته سوم

هفته چهارم

89-106ص موتور الکتریکی ، کانی واجزای ان ،تشکیل کانی ، طبقه بندی کانیها ] انواع سنگهای رسوبی ، اذرین ودگرگون

دو جلسه  4 ساعت 

یک جلسه 2 ساعت

دوجلسه 4ساعت

5 جلسه  باضافه امتحان

هفته اول 

 

اسفند

هفته  دوم

هفته سوم

هفته چهارم

106-117ص  هوازدگی ،فرسایش ، نور و ویژگیهای ان

تعطیلات نوروز

هفته اول 

 

فروردین

هفته  دوم

دو جلسه  4 ساعت 

یک جلسه 2 ساعت

3 جلسه

هفته سوم

هفته چهارم

117-130ص تشکیل سایه ، باز تاب نور وقانون باز تاب اینه ها ، نوسان

دو جلسه  4 ساعت 

یک جلسه 2 ساعت

یک جلسه + مرور کتاب  جلسه دوم

رفع اشکال   4 جلسه

هفته اول 

 

اردیبهشت

هفته  دوم

هفته سوم

هفته چهارم

 بودجه بندی + طرح درس سالیانه

+ نوشته شده در  یکشنبه هفتم دی 1393ساعت 21:26  توسط کوروش  | 

تحلیل محتوا علوم


تصویر ورودیفصل هشتم: از معدن تا خانه








درس در يك نگاه
فرايند كلي توليد مواد مصنوعي از مفاهيم مهمي است كه در اين درس به آن پرداخته شده است جزئيات فرايندهاي توليد آهن (فولاد)، شيشه، سيمان و... جزو هدف‌هاي كتاب نيست. بلكه هدف اصلي، ايجاد يك نگاه كلي براي چگونگي ساختن مواد از منابع طبيعي است. از اين رو بررسي ويژگي‌ كلي مواد در هر مرحله، اثرات زيست محيطي هريك از فرآيندها، ايجاد نگرش درباره اهميت علوم تجربي در زندگي، ارتباط فرصت‌هاي شغلي با گسترش علوم‌ تجربي، تغيير نوع زندگي، سطح بهداشت عمومي و رفاه همگاني و ارتباط آن با توسعه علوم مختلف از هدف‌هاي مهم و پنهان درس است. رويكرد اين درس زمينه‌محور و شماتيك است. موضوعات با زندگي روزمره دانش‌آموزان ارتباط كامل دارند. طراحي محتوي به‌گونه‌اي است كه به معلم ؟؟؟؟؟ امكان مي‌دهد كه را مي‌دهد كه ارزش‌هاي فعال و كاوشگري در ارائه و تدريس درس بهره بگيرند.
توجه به منابع خدادادي، قدرداني از نعمت‌هاي خداوند و حفظ آن‌ها براي نسل‌هاي آينده يكي ديگر از مهم‌ترين هدف‌هاي اين درس است. بر همين اساس بخشي از محتوي به مسئله بازيافت و روش‌هاي حفظ منابع مي‌پردازد. در اين بخش ايجاد نگرش مثبت در دانش‌آموزان در خصوص كاهش مصرف، مصرف دوباره و بازيافت از اهميت بالايي برخوردار است.

توضيح تصوير ورودي
در اين تصوير يك معدن بهره‌برداري شده و منظره و طبيعت پشت سر آن نشان داده شده است. اين تصوير در نگاه اول، بيانگر آن است كه منابع عظيمي در طبيعت وجود دارد و بخش زيادي از آن‌ها در دل زمين پنهان هستند. انسان‌ها با استفاده از وسايل و دستگاه‌هاي مختلف دل زمين را مي‌شكافند و از اين منافع بهره‌برداري مي‌‌كنند. اما با كمي تأمل و دقت بيشتر اين سؤال پيش مي‌آيد كه آيا اين زمين خشك و بدون درخت و زندگي، قبل از بهره‌برداري مانند كوه‌هاي پشت سر آن بوده است؟ پاسخ به اين سؤال و توجه به اثرات زيست- محيطي برداشتِ منابع، هدف ديگر كتاب درسي است. از اين رو بررسي موارد زير مي‌تواند نگرش درستي به دانش‌آموزان درباره نحوه استفاده از منابع طبيعي بدهد.
1. چه تعداد از جانداران خانه، آشيانه، بچه‌ها و منبع غذايي و... را از دست داده‌اند؟
2. آلودگي هوا و منابع آبي چقدر افزايش يافته است؟
3. زندگي انسان‌هاي ساكن در نزديكي اين معادن دستخوش چه تغييراتي مي‌شود؟
در اين‌جا نيز روش بارش فكري مي‌تواند به شركت فعالانه دانش‌آموزان در يادگيري كمك كند.



واحد يادگيري‌ها
هدف‌هاي آموزشي
دانش‌آموزان در پايان اين واحد يادگيري
1. با فرآيند كلي توليد شيشه آشنا مي‌شوند.
2. مي‌توانند كاربردهاي متعددي براي شيشه نام ببرند.
3. باور به هويت ملي را در خود تقويت مي‌كنند.
4. به اهميت علوم‌تجربي در تعيين نوع زندگي و فراهم كردن رفاه و بهداشت عمومي پي مي‌برند.
5. با فرايند كلي توليد ظروف سفالي آشنا مي‌شوند.
6. با برخي از فرصت‌هاي شغلي مرتبط با علوم تجربي آشنا مي‌شوند.
7. مي‌توانند درباره محدود بودن منابع طبيعي توضيح دهند.
8. به اهميت بازيافت در زندگي پي مي‌برند.
9. در برابر حفظ محيط زيست و حفظ اندوخته‌هاي طبيعي براي آيندگان احساس مسئوليت مي‌كنند.

روش‌هاي تدريس پيشنهادي:
توصيه مي‌شود كمي خاك رس، گل رس و چند ظرف سفالي بدون لعاب و چند ظرف سفالي لعاب‌دار را با خود به كلاس ببريد و از دانش‌آموزان بخواهيد دربارة ويژگي‌هاي آن‌ها گفت‌وگو كند و نظرات خود را بيان كنند. پس از آن‌ها بخواهيد فعاليت ص را انجام دهند و نتيجه‌گيري خود را بيان كند و به اين پرسش پاسخ دهند براي جلوگيري از مصرف سريع منابع، چه راهكارهايي عملي پيشنهاد مي‌كنند. پس از شنيدن پاسخ‌ آن‌ها، مطلب را جمع‌بندي كنيد و روش‌هاي بازيافت، كم مصرف كردن و دوباره  مصرف كردن را با نشان دادن تصويرهاي متربط توضيح دهيد.
بر دانش خود بيافزايند
تهيه شيشه
شيشه يكي از مواد پرمصرفي است كه از گذشته‌هاي دور مورد استفاده بوده است. مصريان در حدود 1500 سال قبل از مسيح، به دانش توليد ظروف شيشه‌اي دست يافته بودند. آن‌ها از ظروف توليد شده براي نگهداري روغن و نوشيدني‌هاي مختلف استفاده مي‌كردند.
ماده اصلي سازنده شيشه، ماسه است. كه به مقدار زياد در اكثر جاها يافت مي‌شود. براي توليد شيشه، ماسه را با آهك و سديم كربنات مخلوط كرده و در يك كوره ذوب مي‌كنند. در اثر اين عمل ماده خميري شكلي به دست مي‌آيد كه شيشه نام دارد. اين ماده خميري را يا به‌صورت ورقه‌هاي بزرگ شيشه‌اي درمي‌آورند و يا با دميدن هوا در آن به انواع ظرف‌ها با شكل‌هاي مختلف تبديل مي‌كنند.
شكل
 شيشه  ®  ماسه  +  سديم كربنات   +   آهك
        65%      25%      10%

رنگ ظروف سفالي
رنگ ظروف سفالي، چيني و شيشه‌اي ناشي از افزودن مواد شيميايي مانند اكسيدفلزها به آن‌هاست. در جدول زير رنگ حاصل از كسيدفلزهاي مختلف نشان داده شده است.

رنگ لعاب
سبز، قرمز
آبي
سبز
قرمز ياقوتي
قهوه‌اي، زرد
اكسيد فلز
مس
كبالت
كروم
طلا
آهن

سراميك‌ها
سراميك يك واژه‌ي كلي است و براي توصيف گستره‌اي از مواد كه مجموعه خواص معين و مفيدي را در بردارند به‌كار برده مي‌شود. خواص مفيد سراميك‌ها به اين قرار است:
·        نقطه‌ي ذوب بالايي دارند.
·        در برابر فرسايش مقاومند.
·        در برابر گرما و اثر مواد شيميايي مقاومند.
·        در مقايسه با فلزها به نسبت سبك‌ترند.
·        حتي در دماهاي بالا سخت و محكمند.
·        عايق خوبي براي جريان برق هستند.
در هر حال، بيش‌تر سراميك‌ها شكننده‌اند و بر اثر تغييرات ناگهاني دما تَرَك برمي‌دارند. اين معايب سبب شده است كه كاربرد سراميك‌هاي متداول (مانند ظروف سفالي) محدود باشد. سراميك‌ها به دو دسته‌ي متداول و مهندسي تقسيم مي‌شوند.
بيش‌تر سراميك‌هاي متداول از خاك رس يا به اصطلاح گِل كوزه‌گري تهيه مي‌شوند. خاك رس ذرات نرم و ريزي دارد و با مقدار كمي آب به حالت پلاستيك (نرم و شكل‌پذير) درمي‌آيد خاك رس ساختار لايه‌اي (مانند ورق‌هاي كاغذ كه روي هم قرار بگيرند) دارد، مولكول‌هاي آب بين لايه‌ها قرار مي‌گيرند و در نتيجه لايه‌ها به آساني روي يك ديگر مي‌لغزند. به اين علت، شكل دادن به خاك رس آسان مي‌شود. وقتي جسم ساخته شده از خاك رس، در برابر هوا، خشك شود، بيش‌تر آب موجود در آن تبخير مي‌شود و جسم سخت و محكمي به دست مي‌آيد.
اما، چنان‌چه به اين جسم دوباره مقدار كمي آب اضافه كنيم. خاك رس موجود حالت پلاستيكي خود را بازمي‌يابد. در صورت پخته شدن اين جسم در دماي بالا در كوره، با اضاه كردن آب، ديگر آن حالت پلاستيكي به خاك رس بازنمي‌گردد. در اين حالت، خاك رس به ماده‌اي شيشه مانند، تبديل مي‌شود.

جاي شكل
شرح شكل: خك رس يك سيليكات پيچيده است و كاربرد آن براي تهيه‌ي ظرف‌هاي سفالي عمري به قدمت زندگي بشر دارد.

ظرف‌هاي سفالي ساخته شده به اين روش، متخلخل هستند و آب به آساني در آن‌ها نفوذ مي‌كند. براي جلوگيري از نفوذ آب، روي آن‌ها لعاب مي‌دهند. اين لعاب شامل گرد بسيار نرمي از شيشه است. در اين حالت، به هنگام پختن ظرف در كوره، اين لعاب ذوب مي‌شود و لايه‌اي ضدآب روي سطح ظرف به وجود مي‌آورد.
جاي شكل
شرح شكل: مراحل لعاب‌كاري يك ظرف سفالي

از سال‌هاي 1970 به اين طرف سراميك‌هاي تازه‌اي توسط مهندس‌ها ساخته شده است كه سختي و استحكام زيادي دارند و در برابر شوك گرمايي و خوردگي مقاومند. مهم‌تر اين‌كه خواص ياد شده را در دماهاي زياد نيز حفظ مي‌كنند. اين سراميك‌ها برخلاف سراميك‌هاي متداول و سنتي، تركيب دقيقاً كنترل شده‌اي دارند و در شرايط كاملاً معيني به دست مي‌آيند. سختي و دوام اين سراميك‌ها نشان مي‌دهد كه مي‌توانند در بسياري از كاربردها، جانشين فلزها شوند. در ضمن در بيماراني كه از ورم مفاصل رنج مي‌برند، برخي از اين سراميك‌ها به‌عنوان جايگزيني براي مفاصل به‌كار برده مي‌شوند.

منابع طبيعي و زباله‌ها و مديريت آن‌ها
در نمودارهاي زير چرخه كلي مواد نشان  داده شده است
شرح شكل: مهندسي مواد      فراوري و سنتر مواد    مواد اوليه (خام)     طراحي فراورده‌ها توليد و بسته‌بندي   انوع كاربردهاي مواد: كشاورزي، ساختماني، زيست‌محيطي- دفاعي. نظامي- حمل‌ونقل- انرژي- بهداشت و...     زباله        مصرف دوباره - بازيافت
جاي شكل ص 10
نمودار 2- فلوچارت ساده‌اي از چرخه منابع
جاي نمودار
شرح نمودار: فراورده‌ها (ماشين‌ها، وسايل و...) زباله    زباله    بازيافت      فلزها- مواد شيميايي و عنصرها و...  تصفيه و فراوري         زباله        زباله    دور ريختن    زمين كشف كردن استخراج اندوخته‌ها
همان‌طور كه مي‌دانيد سالانه ميلياردها تن از منابع طبيعي استخراج مي‌شوند و با استفاده از آن‌ها حجم انبوهي از انواع مواد، وسايل و... توليد و مصرف مي‌شوند. در نتيجه اين عمل، سالانه ميلياردها تن زباله توليد مي‌شود. براي نمونه فقط در شهر تهران روزانه تقريباً 10000 تن زباله توليد مي‌شود. از اين رو مديريت زباله‌هاي شهري، صنعتي و... اهميت بسيار زيادي دارد و كمك بسيار زيادي به مديريت منابع طبيعي مي‌كند.
بازيافت، مصرف دوباره و كاهش مصرف از مهم‌ترين راه‌هاي مديريت زباله‌ ها و منابع است.
در نمودار زير درصد بازيافت انواع زباله‌ها در كشور آمريكا نشان داده شده است.


نمودار- درصد بازيافت زباله‌هاي شهري در سال 2008 در آمريكا
تشويق شهروندان براي كمك به بازيافت زباله‌ها مي‌تواند در حفظ محيط‌زيست و منابع طبيعي تأثير قابل توجهي داشته باشد. اميد است كه شما همكار گرامي با پرداختن به اين موضوعات، نقش مؤثرتان را به خوبي ايفا كنيد.

جايگزيني: يكي از راه‌هاي ديگر افزايش عمر منابع طبيعي.
مس از جمله فلزهايي است كه در جامعه‌ي امروزي كاربرد گسترد‌اي دارد. در رسانايي الكتريكي، مس پس از در رديف دوم قرار مي‌گيرد. مس، فلز براق و سرخ‌رنگي است و به علت رسانايي الكتريكي زياد، مقاومت در برابر خوردگي و قابليت مفتول شدن، در سيم‌پيچ‌ها، سيم‌‌كشي خانه‌ها، ساختن آلياژهايي مانند برنج و برنز، ساختن انواع تركيب‌هاي مس و كارهاي هنري به كار مي‌رود. يكي از معادن مس ايران كه در حال حار از آن بهره‌برداري مي‌شود، معدن مس سرچشمه در استان كرمان است. مقداري از مس توليدي اين معدن، به رفع نيازهاي داخلي اختصاص مي‌يابد و بقيه به صورت ورق يا مفتول به برخي از كشورهاي جهان صادر مي‌شود. بنابر قانون پايستگي جرم، اتم‌هاي مس يا هر فلز ديگر بر اثر شركت در واكنش‌هاي شيميايي تغيير هويت نمي‌دهند. بنابراين، اگر هم به شكل‌هاي مختلف در طبيعت يافت شوند، ولي باز هم مقدار آن‌ها در كره‌ي زمين ثابت است. با اين حال، همان‌طوري كه در بالا اشاره شد، با استخراج و مصرف يا فروش فلزها به كشورهاي مختلف دنيا، اين اتم‌ها كه زماني در يك مكان خاص ذخيره شده بودند، به تدريج پراكنده مي‌شوند.
از اين رو، مس يا هر فلز ديگري را منبع تجديدناپذير به شمار مي‌آورند. منبعي كه سرانجام،‌ ذخاير آن‌ها به پايان خواهد رسيد. به اين علت، در برخي از كشورها با توجه به افزايش مصرف برخي از فلزها، براي بازگرداني و هم‌چنين يافتن جايگزين مناسب براي بعضي از كاربردهاي آن تلاش مي‌شود. براي مثال، در آمريكا 21% از نياز به مس، از راه بازگرداني تأمين مي‌شود. در اين كشور كه بعد از شيلي بيش‌ترين ذخاير مس جهان را دارد، زماني از كانه‌هاي غني مس كه 35 تا 88 درصد مس داشتند، استفاده مي‌شد. در حال حاضر، چنين كانه‌هايي در آن كشور يافت نمي‌شود و امروزه با توجه به فناوري موجود كه باز هم از نظر اقتصادي به‌صرفه است، از كانه‌هايي كه حدود 10%  مس دارند، استفاده مي‌شود. با توجه به اين مطالب، پرسشي كه در اين‌جا مطرح مي‌شود اين است كه براي طولاني‌تر شدن عمر منابع خدادادي، اعم از منابع تجديدپذير و تجديدناپذير، چه بايد كرد؟
به هر حال، بازيافت، كم‌مصرف كردن و دوباره مصرف كردن روش‌ها و راه‌حل‌هاي گوناگوني براي افزايش طول عمر منابع طبيعي هستند. اما، جايگزيني آن‌ها با مواد پرمصرف از جمله فعاليت‌هايي است كه پژوهشگران علوم تجربي به آن مشغولند. مواد جايگزين تهيه شده، بايد خواص مشابهي با مواد پرمصرف داشته باشند و ترجيحاً از منابع تجديدپذير به‌دست آيند. براي مثال، امروزه رشته‌هاي نوري كه از شيشه ساخته مي‌شوند به‌تدريج جاي كابل‌هاي مسي را در شبكه‌ي‌ ارتباطات مي‌گيرند و مي‌توان آن‌ها را جايگزين بسيار خوبي براي فلز كم‌ياب و تجديدناپذيري، مانند مس در نظر گرفت، شكل 13. رشته‌هاي نوري پيام‌هاي تلفني را به كمك نور ليزر حمل مي‌كنند. يك رشته‌ي نوري به ضخامت موي سر انسان، 50000 مكالمه‌ي تلفني را به‌طور هم‌زمان منتقل مي‌كند.
جاي شكل
شرح شكل 13. در صنعت مخابرات رشته‌هاي نوري جايگزين بسيار مناسبي براي فلز مس به‌شمار مي‌آيند.














پاسخ‌ «پرسش‌ها و تمرين‌ها»
1.
خم‌شدن خراب‌شدن ‌شكستن مصرف دوباره بازيافت
در اثر گرما گرما2.
 آهن  + كربن‌دي‌اكسيد                كربن   + اكسيدهاي آهن

  كربن‌دي‌اكسيد  +  آهك                              سنگ آهك

3.
الف- آلومينيوم
ب- آلومينيوم
پ- بازيافت زباله‌ها:
1- سرعت مصرف منابع طبيعي كاهش مي‌يابد
2- زندگي جانوران و جانداران كم‌تر دچار تغيير مي‌شود و آسيب كم‌تري مي‌بيند.
3- آلودگي‌ هوا، آب و... كم‌تر مي‌شود و در نتيجه منابعي كه انسان‌ها مي‌توانند استفاده كنند. افزايش مي‌يابد.
ت- با توجه به داده‌هاي جدول، ميزان مصرف الكتريسته در بازيافت آلومينيوم به توليد آن از سنگ معدن، 5% است. در نتيجه مي‌‌توان نوشت

كيلووات ساعت 32000
100%
X
5%
جاي فرمول












تصویر ورودی:
این تصویر، یک معدن آهن بهره‌برداری شده را نشان می‌دهد. همان طور که می‌بینید در اثر این بهره‌برداری میلیاردها کیلوگرم سنگ معدن آهن از دل زمین بیرون کشیده شده است. در نتیجه این عمل تعداد بسیار زیادی از درختان قطع شده‌اند، آشیانه جانوران خراب شده است، بچه‌های آن‌ها از بین رفته‌اند. حتی برخی قبل از اینکه سر از تخم در بیاورند، نابود شده‌اند. حجم انبوهی از گرد و غبار در فضا و محیط اطراف معدن پخش شده است. آلودگی‌های صوتی ناشی از انفجار موجب کوچ کردن انواع گونه‌های جانوری در منطقه شده است و در نهایت یک گودال عظیم بر جای مانده است. البته تعداد افراد زیادی در مشاغل مختلف در مدت بهره‌برداری از این معدن ارتزاق کرده‌اند. لذا توصیه می‌شود با نشان دادن تصویر از دانش‌آموزان بخواهید به روش بارش فکری درباره‌ی آن هرچه می‌دانند بیان کنند. برای هدایت ذهن آن‌ها به موضوع‌های مختلف مرتبط با تصویر می‌توانید سؤال‌ها یا موارد زیر را مطرح کنید.
·        بهره‌برداری از معدن چه مزایایی دارد؟
·        بهره‌برداری از معدن چه معایبی دارد؟
·        تعداد جانوران منطقه قبل و بعد از بهره‌برداری چه تغییری کرده است؟
·        هوای منطقه قبل و بعد از بهره‌برداری چه تغییری کرده است؟
·        اقتصاد اهالی نزدیک این معدن در اثر بهره‌برداری چه تغییری کرده است؟
·        آیا تمام سنگ معدن (خاک) بهره‌برداری شده به آهن تبدیل شده است؟
·        با این گودال ایجاد شده چه باید کرد؟

توجه داشته باشید بهره‌برداری از منابع:
·        مناظر زیبای طبیعی را تخریب می‌کنند.
·        آلودگی صوتی بسیار بدی ایجاد می‌کند که به گونه‌های جانوری آسیب می‌رساند.
·        زندگی شهروندان محلی را مختل می‌کند.
·        آشیانه، منابع غذایی و تخم پرندگان و... را با خطر نابودی مواجه می‌کند.
·        مشاغل زیادی ایجاد می‌کند
·        رونق اقتصادی به وجود می‌آورد
·        گودال ایجاد شده می‌تواند به عنوان گورستان زباله به کار برود.

واحد یادگیری 1
هدف‌های آموزشی
دانش‌آموزان در پایان این واحد یادگیری:
·        با برخی از اندوخته‌های طبیعی آشنا می‌شوند.
·        با مواد اولیه (خام) تولید شیشه، آهن و سیمان آشنا می‌شوند.
·        مهارت محاسبه‌های عددی در علوم تجربی را در خود تقویت می‌کند.
·        به ارتباط علوم تجربی در ریاضی پی می‌برند.
·        به حجم بسیار زیاد (انبوه) اندوخته‌های طبیعی پی می‌برند.
·        با فرآیند کلی تولید فلز از سنگ معدن آهن آشنا می‌شوند.
·        می‌تواند مراحل مختلف تولید آهن را از سنگ معدن آهن توضیح دهد.
·        مهارت خواندن یک معادله شیمیایی نوشتاری را کسب و در خود تقویت می‌کند.
·        حس مسئولیت پذیری در نگهداری و حفظ منابع طبیعی را در خود تقویت می‌کند.
·        پی می‌برند طبیعت منبع عظیم اندوخته‌های خدادادی است که می‌ توان از آن‌ها مواد مختلفی تهیه کرد.

روش تدریس پیشنهادی:
توصیه می‌شود با طرح چند سؤال و با توجه به شکل‌های کتاب مفهوم مواد طبیعی (موادی که در طبیعت وجود دارند یا مستقیم از طبیعت گرفته می‌شوند) و مواد مصنوعی (موادی که در طبیعت وجود ندارند و به طور غیرمستقیم از طبیعت گرفته می‌شوند) را بررسی و مرور کنید. سپس این پرسش را مطرح کنید و اجازه دهید به صورت بارش فکری دانش‌آموزان نظرهای خود را بیان کنید.
از یک تن سنگ معدن آهن، چند کیلوگرم آهن به دست می‌آید؟
سپس از آن‌ها بخواهید فکر کنید ص    ؟؟ را حل کنند. وقتی 75% دانش‌آموزان فکر کنید را حل کردند آن را به کمک دانش‌آموزان بررسی و تفسیر کنید. حال موضوع را جمع بندی کنید و با طرح این پرسش ادامه دهید که: چگونه می‌توان سنگ معدن آهن را به فلز آهن تبدیل کرد؟ (برای هدایت آن‌ها مشخصات فیزیکی سنگ معدن و فلز را بنویسید.
سنگ معدن · «شکننده» · جذب آهن ربا نمی شود · به رنگ قرمز است شمش آهن · «سخت و محکم» · جذب آهن ربا می شود · رنگ خاکستری دارد شکل معین دارد شکل معین ندارد






پس از شنیدن نظرهای آن‌ها و بدون بررسی کردن، از آن‌ها بخواهید که مطالب ص؟؟ را در گروه خود روخوانی و بررسی کرده و دوباره به پرسش بالا پاسخ دهند. پاسخ‌ها را بشنوید و با ارائه توضیحات کافی موضوع را جمع بندی کنید.

ارزشیابی
مستمر کلاسی: میزان عملکرد دانش‌آموزان را در حل کردن «فکر کنید»، «بحث و بررسی»، «استدلال کردن» و... ارزیابی در چک لیست مربوطه تیک بزنید.
مستمر پایانی:
1. آیا آهن در طبیعت به صورت عنصر یافت می‌شود یا ترکیب؟
2. در سنگ معدن آهن کدام ترکیب آهن یافت می‌شود؟
3. بهره‌برداری از معدن چه اثرات زیست محیطی دارد؟ توضیح دهید.
پاسخ به «فکر کنید ص ؟»
آ. باید مشخص کنیم که در ساختن خانه در کجاها از آهن و چقدر استفاده شده است.
اجازه دهید هر دانش‌آموز جداگانه حساب‌کند- خانه ما یک دروازه آهن دارد که در حدود 150 کیلوگرم است. 4 پنجره آهنی دارد که هر کدام 50 کیلوگرم جرم دارد. 6 شاخه تیرآهن 14 در سقف آن به کار رفته است. 4 در چوبی دارد که چارچوب‌های آن‌ها فلزی است. 4 کابینت فلزی در آشپزخانه وجود دارد. چندین متر لوله فلزی و چند عدد شیرآلات فلزی در خانه ما به کار رفته است. بنابراین:
Kg 150= جرم دروازه
Kg 200= 50× 4= جرم پنجره
Kg      =     × 6= جرم تیرآهن مصرف شده
Kg 48 = 12 × 4= جرم چارچوب ها
Kg 56 = 14 × 4= جرم کابینت ها
Kg       =   × 12= جرم لوله ها
Kg       =   × 12= جرم شیرآلات
                      = جرم کل آهن به کار رفته
 در ساختمان ما
توجه کنید این سؤال واگراست یعنی دانش‌آموزان پاسخ‌های مختلفی می‌دهند که همه آن‌ها نیز می‌تواند درست باشد. مثلاً دانش آموزی جرم آبگرمکن، شوفاژ و... را نیز حساب کرده است یا متراژ خانه دانش‌آموزی بزرگ تر از بقیه است و یا دانش‌آموزی در آپارتمان زندگی می‌کند و جرم آسانسور را نیز حساب کرده است و...

ب) حال با یک تناسب ساده مقدار سنگ معدنی که برای تولید آهن موردنیاز خانه مسکونی ماست، به دست می‌آید.
Kg 1000 سنگ معدن
Kg 50 آهن
= ــــــــــــ =Xð X




بر دانش خود بیافزایند
آهن در طبیعت
عنصر آهن به میزان        درصد در پوسته زمین به صورت ترکیب‌های مختلف یافت می‌شود. این ترکیب‌ها        شامل پیریت (آهن(III) سولفید، طلای کاذب، Fes)، سیدریت (آهن(II) کربنات، FeCo2)، هماهتیت (آهن(III) اکسیدFe2O3) و مگنیت (مخلوطی از آهن آهن(II)  اکسید و آهن(III) اکسید، سولفید، طلای کاذب، Feo.Fe2O3) هستند. از میان ترکیب‌های آهن، هماتیت و مگنیت (اکسیدهای آهن) برای استخراج مناسب ترند.

استخراج آهن
استخراج آهن شامل یک سری تغییرات فیزیکی واکنش‌ها شیمیایی است که در اثر آن ها، اکسیدهای آهن به فلز به فلز آهن تبدیل شده و جداسازی می‌شود.
اکسیدهای آهن جداسازی شده را به همراه کربن (کُک) و سنگ مرمر از بالا در یک کوره بلند می‌ریزند. در این کوره هوای بسیار داغ از پائین به سمت بالا دمیده می‌شود. شکل
گاز اکسیژن داغ با کربن اضافه شده، واکنش می‌دهد و کربن منوکسید (co) و اندکی کربن دی اکسید (co2) تولید می‌کند. این واکنش‌ها گرماده هستند و در نتیجه دمای گازهای تولید شده بسیار بالاست. این گازها با اکسیدهای آهن واکنش داده و مطابق واکنش‌های زیر در نهایت به فلز آهن مذاب تبدیل می‌شوند و در ته کوره جمع می‌شوند.

همراه سنگ معدن جدا سازی شده، همواره مقداری ناخالصی که عمدتاً شامل ماسه (sio2) و آلومینیوم اکسید (Al2o3) است. برای جدا کردن این ناخالصی‌ها از سنگ معدن، کلسیم کربنات را اضافه می‌کنند. کلسیم کربنات طبق واکنش‌های زیر، موادی را ایجاد می‌کند که در دمای کوره ذوب می‌شوند و به صورت مایع در ته کوره جمع می‌شوند.

                                کلسیم سیلیکات    سيلیسم دی اکسید

   کلسیم آلومینات
اما چگالی این ناخالصی‌ها ذوب شده از آهن کمتر است لذا به صورت کف روی آن قرار می‌گیرند که سرباره نام دارد. در نتیجه آهن مذاب از ته کوره جداسازی می‌شود. البته آهن که از این طریق به دست می‌آید دارای انواع ناخالصی‌هاست و آهن خام (چدن خام) نامیده می‌شود. این ترکیب درصد 5 درصد کربن و مقداری سلیسیم، فسفر، منگنز و گوگرد است.


اگر در سنگ معدن Fes موجود باشد در اثر برشته شدن گوگرد آن به صورت So2 آزاد می‌شود. So2 آلاینده است و سبب ایجاد بارن اسیدی می‌شودساخت استیل
تبدیل آهن خام به استیل (فولاد) یکی از مهم ترین صنایع مادر است.
فولاد، آلیاژی است که به میزان 03/0% تا 4% را کربن به همراه مقداری  از عنصرهای دیگر است.
بنابراین ابتدا بایستی ناخالصی‌های موجود در آهن خام از آن جدا شوند. برای این منظور، آهن خام را با اکسیژن و مواد دیگر واکنش می‌دهند. این روش از سایر روش‌ها آسان‌تر است به طوری که می‌توان در مدت 20 دقیقه، صد من آهن خام را با اکسیژن واکنش داد.
در این روش، آهن خام مذاب را از کوره ؟؟؟؟؟ واردِ ظرف‌های پیستونی ایستاده می‌کنند و اکسیژن را تحت فشار زیاد از طریق یک لوله وارد ظرف می‌کنند. در این شرایط ناخالصی‌های موجود (منگنز، فسفر، سیلسیم و کربن) با اکسیژن واکنش داده و به ترکیب‌های اکسیژن دار خود تبدیل  (co2, Sio2, P4o10, Mno)می‌شوند.
سپس، کلسیم اکسید (Cao) یا سیلسیم دی اکسید (Sio2) را به محتوی داخل سلیندر اضافه می‌کنند. در نتیجه واکنش‌های زیر انجام شده و مواد مذابی تولید می‌شود که به صورت سرباره روی آهن مذاب جمع می‌شوند.
شکل.

کلسیم و فسفات

منگنز سیلیکات

هر از چند گاهی، مقداری از آهن مذاب را از سيلندر برداشته و درصد عنصرهای موجود در آن را اندزه می‌گیرند. وقتی که درصد کربن و عنصرهای دیگر به مقدار موردنظر و دلخواه رسید، سیلندر را به حالت افقی می‌خوابنانند و فولاد را از ته آن جدا می‌کنند.
شکل.

در جدول زیر مشخصات انواع فولاد ارائه شده است.
نوع فولاد
درصد عنصرهای سازنده
کاربردها
Palim
Fe
C
Mn
P
S
Si
Ni
Cr
مس
ورقه‌های آهن،
ابزار ساختمان‌سازی، توربین بخار،
لوازم آشپزخانه
تیغ ریش‌تراشی

30/1
65/1
04/0
05/0
06/0
-
-
6/0- 2/0
بسیار محکم

25/0
65/1
04/0
05/0
9/0-15/0
1-4/0
3/1-3/0
08/0-01/0
زنگ نزن

2/1-03/0
10-1
06/0-04/0
03/0
3-1
22-1
27-4
-

مراحل استخراج آهن
1. شناسایی معدن، کندن معدن و بیرون آوردن سنگ معدن و حمل آن به کارخانه
2. خردکردن سنگ معدن
3. جداسازی ناخالصی‌ها همراه سنگ معدن به روش فیزیکی
4. گرمادادن مخلوط سنگ معدن، سنگ مرمر و کربن (زغال کک)
5. جدا کردن آهن مذاب و قالب‌گیری


واحد یادگیری 2
هدف‌های آموزشی
دانش‌آموزان در پایان این واحد یادگیری:
1. با کاربردهای آهن و فولاد آشنا می‌شوند.
2. به اهمیت صنعت فولادسازی پی می‌برند.
3. با دلیل انتخاب مواد برای تولید کارد و چنگال استیل آشنا می‌شوند.
4. می‌توانند درباره ویژگی‌های مواد مختلف توضیح دهند.
5. پی می‌برند که نوع زندگی انسان‌ها به میزان و نوع بهره‌برداری آن‌ها از اندوخته‌های طبیعی بستگی دارد.
6. مهارت ساخت بتون را در خود تقویت می‌کنند.
7. با بتون آشنا می‌شوند.
8. می‌توانند کاربردهای گوناگونی از بتون را نام ببرند.
9. با روش‌های بهبود خواص بتون آشنا می‌شوند.
روش تدریس پیشنهادی
توصیه می‌شود با مرور درس جلسه قبل، ازدانش‌آموزان بخواهید «فکر کنید» ص      و «خود را بیازمایید» را بررسی و حل کنند. پس از بررسی پاسخ‌ها و اصلاح پاسخ‌های نادرست، سؤال زیر را پای تابلو بنویسید.
کدام بتون زیر محکم تر است؟
آ)
شن
+
سیمان
â
بتون (1)
ب)
خرده سنگ
+
شن
+
سیمان
â
بتون (2)
پ)
خرده سنگ
+
شن
+
سیم و میله فولادی
+
سیمان
â
بتون (3)
سپس از آن‌ها بخواهید برای یافتن پاسخ این پرسش آزمایش ص        را انجام دهند. به فعالیت گروه نظارت کنید و هر جا لازم بود آن‌ها را راهنمایی کنید. در پایان کاربردهای بتون را که در کتاب آمده است توضیح دهید و از آن بخواهید چند کاربرد دیگر نام ببرند.

ارزشیابی مستمر
مستمر کلاسی: میزان عملکرد دانش‌آموزان در «فکر کنید»، «خود را بیازمایند» و «آزمایش کنید» را بررسی و در چک لیست تیک بزنید.
مستمر پایانی: از یکی از گروه‌ها بخواهید درباره بتون ساده و بتون مسلح و اهمیت آن در زندگی امروزی پاورپوینتی را تهیه و در کلاس ارائه دهند.



بر دانش خود بیافزایند
ساروج
مصریان در حدود 6000 سال پیش قبل، سنگ مرمر را در آتش به شدت حرارت دادند و سپس خاکستر باقیمانده را با آب مخلوط کردند. در نتیجه ی این عمل ماد‌‌ای تولید شد که در اثر گذشت زمان سفت و سخت می‌شد. مصریان از این ماده برای گچ کاری اهرام استفاده می‌کردند. تقریباً 4000 سال بعد، رومی‌ها موفق شدند با مخلوط کردن کلسیم هیدروکسید با ماسه و آب، ماده  ای به نام ساروج بسازند که می‌توانست مواد سازنده ساختمان مانند آجر و سنگ را کنار هم نگه دارد. ساروج به این دلیل می‌توانست پس از مدتی سفت شود که دارای آهک بود. این آهک با کربن دی اکسید هوا به آرامی‌واکنش می‌داد و دوباره کلسیم کربنات تولید می‌کرد.

مقدار ماسه موجود در این مخلوط اهمیت زیادی داشت. اگر مقدار ماسه خیلی کم می‌شد ساروج هنگام خنک شدن، چروکیده می‌شد. از سوی دیگر، مقدار بسیار زیاد ماسه در ساروج، سبب سست و ضعیف شدن آن می‌شد.

ارگ بم، بزرگ ترین ارگ خشتی جهان است که در ساختن آن از ساروج آهکی استفاده شده است.

سیمان

رومی‌ها پس از بررسی‌های فراوان پی بردند که ساروج آهکی در شرایط مرطوب و زیر آب سفت نمی‌شود. اما اگر خاکستر آتش فشانی را به آن اضافه کنند، در زیر آب نیز سفت و محکم می‌شود. ساروج آهکی دو عیب عمده داشت. اول این که به کندی سفت می‌شد و دوم این که در حضور آب اصلاً سفت نمی‌شد. همین امر باعث می‌شد تا انسان‌ها در پی تولید ماد‌‌ای باشند که در حضور آب هم سفت شود. در نتیجه تلاش‌های زیاد، انسان‌ها پی بردند که حرارت‌دادن سنگ مرمر با خاک رس در یک کوره ماده تیره‌رنگی می‌دهد که عیب ساروج را ندارد. این ماده همان سیمان پورتلند است.


واحد یادگیری 3
هدف‌های آموزشی
دانش‌آموزان در پایان این واحد یادگیری
1. با سنگ آهک و آهک آشنا می‌شوند.
2. با سیمان به عنوان یکی از مواد پرمصرف در صنایع ساختمان سازی، سدسازی، آبرسانی و... آشنا می‌شوند.
3. با کاربردهای آهک و ویژگی‌های آن آشنا می‌شوند.
4. مهارت انجام آزمایش را در خود تقویت می‌کنند.
5. می‌توانند فرایند کلی تولید آهک را توضیح دهند.
6. می‌توانند روش شناسایی گاز کربن دی اکسید را توضیح دهند.

روش تدریس پیشنهادی
توصیه می‌شود ابتدا از دانش‌آموزان بخواهید استحکام بتون‌هایی را که ساخته‌اند با طراحی یک آزمایش بررسی و مقایسه کنند. سپس درباره فرآیند تولید سیمان توضیح دهید (ارائه شکل آهک، سیمان و خاک رس می‌تواند به فهم موضوع کمک کند).

ارزشیابی مستمر
مستمر کلاسی: از دانش‌آموزان بخواهید «آزمایش کنید» ص    را انجام دهند و به پرسش مطرح شده پاسخ دهند.
مستمر پایانی: از دانش‌آموزان بخواهید فعالیت ص   را انجام دهند. برای گروه‌ها نمره منظور کنید.





بر دانش خود بیافزایند
سنگ مرمر و آهک
سنگ مرمر ترکیبی از کلسیم با فرمول CaCo3 بنام کلسیم کربنات است. این سنگ را معمولاً با استفاده از مواد منفجره، بیل مکانیکی و... از دل زمین بیرون می‌آورند. سنگ مرمر در اثر حرارت تجزیه می‌شود و گاز کربن دی اکسید آزاد می‌کند.
گرما
کربن دی اکسید +  کلسیم اکسید (آهک)   à   کلسیم کربنات (سنگ مرمر)

این واکنش در کوره‌هایی به نام کوره آهک‌پزی انجام می‌شود. بدین صورت که ابتدا سنگ مرمر را خرد می‌کنند و در کوره می‌ریزند. سپس جریان بسیار داغی از هوا را از داخل آن عبور می‌دهند.
شکل ص 37
در نتیجه این عمل، گاز کربن دی اکسید تولید شده از تجزیه سنگ مرمر به همراه هوا از کوره خارج و کلسیم اکسید (آهک) از کف کوره جداسازی می‌شود. البته در اغلب موارد از کوره چرخان استفاده می‌کنند تا تمام سنگ‌های مرمر در مجاورت هوای داغ قرار بگیرند.

سنگ مرمر، آهک و آب آهک
کلسیم اکسید، آهک زنده نام دارد و در اثر مخلوط کردن با آب به آب آهک (کلسیم هیدورکسید Ca(OH)2) تبدیل می‌شود. آب آهک خاصیت قلیایی دارد و رنگ کاغذ PH را به رنگ آبی تغییر می‌دهد.
حال اگر در این محلول گاز CO2 بدمیم، محلول شیری رنگ می‌شود یعنی یک رسوب تشکیل می‌شود که همان کلسیم کربنات است.






در نمودار زیر چرخه واکنش‌های سنگ مرمر نشان داده شده است.
گرما افزودن آب افزودن آب و صاف کردن دمیدن Co2 CO2á

کشاورزان کلسیم هیدروکسید را برای بهبود وضعیت خاک به کار می‌برند. در واقع برای کاهش میزان اسیدی بودن خاک، به آن پودر Ca(OH)2 را اضافه می‌کنند. در صنعت برای خنثی کردن گازهای خروجی از کارخانه‌ها از آب آهک استفاده می‌کنند.
مجسمه‌های ساخته شده از سنگ مرمر در اثر بارش باران‌های اسیدی خورده شده و تخریب می‌شود.


شکل تخریب



فصل 9: درس : سفر آب روي زمين
تصویر ورودی







هدف كلي پيامد محور : دانش آموزان به اهميت آب كره (درياها ، درياچه ها ، رودخانه ها و نزولات جوي ) در زندگي خود وساير موجودات زنده پي ببرند و با آگاهي از ميزان آب هاي شيرين با راه هاي استفاده درست از آن ها آشنا مي شوند .
درس دريك نگاه :
براي دركبهتر مطالب توسط دانش آموزان اين درس به صورت زمينه محور ( سفر آب روي زمين ) طراحي شده است . مفاهيم اين درس از طريق فعاليت هاي زمينه محور و انجام آزمايش ها با شركت فعال دانش آموزان در كارهاي گروهي كسب مي شود . با توجه به اين كه آب ماده ايي بسيار ارزشمند مي باشد . علاوه بر مفاهيم علمي به مسائل زيست محيطي ، فرهنگي و اجتماعي آن نيز پرداخته شده است .
آبکرهنقشه مفهومي
توزیع آب در روی زمینبخار آب در هوا کرهبارندگیاندازه گیری باراندریاها و اقیانوس هادریاچه هارودخانه هایخچالهاجریان های دریاییعمیقسطحی







اهداف درس ( به صورت تلفيقي )
1- تأثير و كاربرد آب را در زندگي روزمره خود بيان مي كند .
2- ميزان متوسط بارندگي محل سكونت خود ومتوسط بارندگي كشور را با هم مقايسه مي كند .
3- اهميت وجود رودخانه ها را از نظر كشاورزي ، صنعتي و اجتماعي توضيح مي دهد .
4- پيامدهاي ناشي از آلودگي رودخانه ها و درياها و درياچه ها رابيان مي كند .
5- اهميت خليج فارس و درياي خزر را براي كشورمان بيان مي كند .



دانستني هاي معلم
آب در طبيعت به شكل هاي مختلفي ( گاز ، مايع و جامد )  ديده مي شود . به مجموعه آب هاي موجود در طبيعت آب كره گفته مي شود آب كره شامل بخش هاي زير مي باشد .
بخشهاي آبكره
اقيانوس و درياها
يخچال ها
آب هاي زيرزميني
درياچه ها
رطوبت خاك
رطوبت هوا
رودخانه ها
درصد
2/97
15/2
62/0
017/0
005/0
001/0
0001/0

بر اثر تابش خورشيد آب هاي موجود در سطح زمين تبخير شده و به صورت بخار آب و ابر در مي آيند . بخار آب موجود در هوا در ارتفاعات متراكم شده و به صورت بارش هاي جوي به سطح زمين برمي گردد . بخشي از آن ها به صورت آب هاي زيرزميني در زمين فرو مي روند بخشي تبخير مي شوند و بخشي به صورت آب ها جاري در سطح زمين جريان پيدا مي كند .
آب هاي جراي در زندگي انسان نقش به سزايي دارند. اين آب ها از نظر تأمين آب آشاميدني ، انرژي الكتريسته ، حمل و نقل ، كشاورزي ، مرزهاي طبيعي و .... اهميت زيادي دارند آب هاي جاري در يك حوضه آبريز از ارتفاعات به سمت نواحي پست تر و حوضه هاي رسوبي جريان دارند و باعث فرسايش سنگ هاي مسير خود مي شوند و رسوبات حاصل از فرسايش را به صورت مخروط افكنه در نواحي پايكوهي ته نشين مي كنند. مخروط افكنه به صورت بادبزني شكل است و اندازه ذرات آن در قسمت رأس به طرف قاعده ريزتر مي شوند .مخروط افكنه از نظر ذخيره آب هاي زيرزميني ،زمين هاي حاصل خيز كشاورزي و تشكيل معادن شن و ماسه ارزشمند مي باشند .
براي اندازه گيري مقدار آب رودخانه ها از اصطلاح آبدهي (Dabi ) استفاده مي شود . آبدهي رودخانه به دليل تغييرات ميزان بارندگي ، ذوب برف ها ، نفوذپذيري زمين و تبخير ثابت نمي ماند و در زمان هاي مختلف و در محيط هاي متفاوت ، تغيير مي كند . آبدهي رودخانه را با استفاده از روابط زير مي توان محاسبه نمود و برحسب مترمكعب بر ثانيه بيان مي شود
سرعت آب V×A = D آبدهي
آب هاي جاري ممكن است به درياچه ها بريزند درياچه ها حوضه هاي رسوبي هستند كه بر روي خشكي ها واقع شده اند و آن ها ممكن است در ارتفاع ها مختلف از سطح‌ آب هاي آزاد تشكيل شده باشند درياچه ها به روش هاي زير تشكيل مي شوند :
1- باقي مانده درياي قديمي مانند درياچه خزر كه باقي مانده درياي تيتس است .
2- شكستگي قسمتي از سنگ كره و فروافتادگي قسمتي از زمين مانند درياچه اروميه واقع در استان آذريايجان غربي و يا درياچه بايكال در روسيه
3- دهانه آتشفشاني مانند آتشفشان سبلان واقع در استان اردبيل
4- بالاتر بودن سطح ايستايي از كف غار مانند درياچه واقع در داخل غارعلي صدر همدان
5- ريزش كوه و مسدود شدن مسير رودخانه مانند درياچه هاي وليشت ( كلاردشت ) و لامم ( توابع فيروزكوه )
6- مسدود شدن مسير رودخانه به وسيله گدازه هاي آتشفشان ها مانند درياچه لار ( اطراف كوه دماوند
7- احداث سد در مسير رودخانه ماننده درياچه پشت سد امير كبير و ....
8- درياچه هاي مصنوعي اطراف برخي شهرها مانند درياچه هاي مصنوعي شهداي خليج فارس در منطقه چيتگر تهران
برخي رودخانه به درياها و اقيانوس ها مي ريزند درياها از نظر حمل و نقل ، تأمين پروتئين هاي دريايي ، تأمين انرژي جزر و مدي ، ذخاير نفت و گاز و ... داراي اهميت مي باشند . كشورها از طريق خليج فارس و درياي عمان به آب هاي آزاد ارتباط دارد . كه اين امر درتوسعه اقتصادي ، فرهنگيو اجتماعي كشورمان مؤثر است . سواحل خليج فارس در برخي نقاط مسطح وهموار است مانند سواحل خوزستان و در برخي نواحي به صورت پرتگاهي وصحرايي است مانند سواحل چابهار
جريان هاي دريايي : جريان هايي دريايي ( اقيانوسي ) به طور كلي به دو دسته تقسيم مي شوند :
الف ) جريان هاي سطحي : عامل اصلي پيدايش اين نوع جريان ها ، بادهاي عمومي كره زمين مي باشند البته عواملي مانند شكل بستر، اختلاف چگالي و حركت وضعي زمين نيز بر آن مؤثر مي باشند .جريان هاي سطحي به دو دسته زير تقسيم مي شوند :
1- جريان هاي گرم : اين جريان ها از عرض هاي جغرافيايي كم (نواحي استوايي ) به عرض هاي جغرافيايي زياد ( نواحي قطبي ) مي روند مانند جريان دريايي گلف استريم كه باعث تعديل دماي هوا و ايجاد امكان كشتي راني در نواحي قطبي شده است .
2- جريان هاي سرد : اين جريان ها از نواحي قطبي ( عرض هاي بالا ) به سمت نواحي استوايي ( عرضه هاي پايين ) جريان دارند مانند جريان دريايي لابرادور
ب ) جريان هاي عميق : عامل اصلي پيدايش اين جريان ها ، اختلاف چگالي آب دريا مي باشد . البته عواملي مانند اختلاف دماي آب ، اختلاف درجه شوري و وجود مواد معلق باعث ايجاد تغييرات چگالي در آب مي شوند . در اين نوع جريان ، آب هاي چگالي و سنگين به اعماقل دريا فرو مي روند و آب هاي پايين را به سمت بالا مي راند مانند جريان عميق تنگه هرمز كه در آن ، آب هاي شورتر و سنگين تر خليج فارس در امتداد بستر به زير آب هاي سبك تر درياي عمان فرو مي رود .
يخچال ها : يخچال هاي به طور كلي به دو دسته تقسيم مي شوند :
1- يخچال هاي قطبي : اين نوع يخچال هاي در عرضه هاي جغرافيايي بالا تشكيل شده اند مانند يخچال نواحي شمال سيبري و يا يخچال هاي قاره قطب جنوب كه حدود 13 ميليون كيلومتر مربع وسعت و حدود يك كيلومتر ضخامت دارند .
2- يخچال هاي كوهستاني :‌اين نوع يخچال ها در نواحي مرتفع كوهستاني سطح خشكي ها تشكيل شده اند كه در برخي از موارد تحث تأثير نيروي جاذبه در داخل دره هاي كوهستاني به سمت پايين حركت مي كنند و باعث فرسايش ديواره و بستر دره مي گردند . به رسوبات حاصل از فرسايش يخچال ها مورن مي گويند. اين رسوبات اگر در زير يخچال تشكيل شود به آن مورن زيرين و اگر در جلوي يخچال انباشته شوند ، مورن جبهه ايي و چنانچه در حاشيه و كناريخچال ايجاد شوند به آن مورن كناري و در صورتي كه در داخل يخچال به صورت معلق قرار گيرند به آن مورن سرگردان مي گويند .
در كشور ما يخچال هاي كوهستاني در علم كوه ، قله هاي دماوند ، سبلان ، زردكوه و دنا وجود دارد .
آموزش صفحه به صفحه
براي تدريس صفحه خواني و صفحه اول درس ( آب : فراوان اما كمياب ) پيشنهاد مي شود از روش تدريس بارش فكري ( مغزي ) استفاده شود به اين ترتيب كه معلم از گروه ها مي خواهد با مشاهده تصوير عنواني و مطالعه متن كتاب برداشت خود را در گروه مطرح نمايند واطلاعات خود را جمع بندي مي كنند .سپس معلم  از نماينده گروه هاي مي خواهد كه به صورت چرخشي جمع بندي هاي خود را در كلاس مطرح نمايند و در نهايت يكي از دانش آموزان در پاي تابلو حاضر مي شود و نكات مهم مطرح شده توسط سرگروه ها را به ترتيب اهميت با راهنمايي معلم ثبت مي كند .
براي تدريس «باران چگونه تشكيل مي شود ؟»
پيشنهاد مي شود كه از الگوي كاوشگري استفاده شود به اين ترتيب كه انجام آزمايش توسط دانش آموزان با نظارت و هدايت معلم انجام شود در حين انجام آزمايش معلم با دخالت هاي مثبت و تقويت كننده مانند «‌ آيا همه گروه هاي آماده تشكيل باران هستند ؟ » جهت ادامه كار همراهي مي كند .
در اين آزمايش فعاليت هاي ذهني ‌( تفكر ) و مهارت هاي فرايندي دانش آ‌موزان تقويت مي شود . در حين انجام آزمايش معلم از دانش آموزان مي خواند كه دو ليوان به خوبي و با دقت مشاهده كنند و در مورد پرسش هاي احتمالي زير كه در ذهنشان ايجاد مي شود فكر كنند
1- چرا در قسمت زير پوشش ليوان  حاوي آب گرم قطرات آب تشكيل مي شود ؟
2- آيا مقدار يخ بر روي پوشش ليوان بر ميزان تشكيل قطرات آب تأثير دارد ؟
3- آيا در ليوان خالي هم قطرات تشكيل مي شود ؟
معلم دانش آموزان را هدايت مي كند تا پاسخ سوالات خود را پيدا كنند .
معلم از دانش آموزان مي خواهد نمونه هايي از اين پديده را در زندگي روزمره خود بيان كنند ( مانند تشكيل قطرات آب بر روي جداره خارجي پارچ آب سرد در تابستان و يا تشكيل قطرات آب بر روي جداره داخلي شيشه ماشين و يا پنجره آشپزخانه در زمستان ) در پايان يكي از گروه هاي مراحل مختلف معلم با دانش آموزان درمورد باران و چگونگي تشكيل آن گفت و گو ميكند ومفاهيم اصلي درس استخراج و بر روي تابلوي كلاس ثبت مي كنند .
در مبحث «باران كجا مي رود ؟» نيز مي توان از روش انجام آزمايش به صورت كاوشگري مطابق آن چه در قسمت قبل بيان شد استفاده گردد و مفاهيم درس كه شامل تبخير ، جريان آب و نفوذ آن به داخل زمين است ازطريق انجام آزمايش توسط دانش آموزان كسب شود .
در فعاليت مربوط به آب هاي جاري ( صفحه .... ) معلم قسمتي از حياط مدرسه كه شيب دار است را انتخاب مي كند سپس به اتفاق دانش آموزان كلاس فعاليت را انجام مي دهند و از آن ها مي خواهد كه مسير حركت آب را نقاشي و باشكل حوضه آبريز مقايسه كنند . براي ارائه مطلب مربوط به مخروط افكنه در صورت امكان در گردش علمي و تصاوير و فيلم هاي آموزشي استفاده نمايند .
جمع آوري اطلاعات صفحه (..... ) در استان هاي كشور حوضه هاي آبريز مختلفي وجود دارد مانند حوضه آبريز رودخانه كرج در استان البرز ، حوضه آبريز سفيد رود در استان گيلان و ...
مقدار آب  رودخانه در يك حوضه آبريز به عوامل زير بستگي دارد :

شيب زمين
پوشش گياهي
نفوذپذيري زمين
ميزان بارندگي
مقدار گياخاك
شدت بارندگي
وسعت حوضه آبريز
افزاينده
ü


ü

ü
ü
كاهنده

ü
ü

ü


فعاليت صفحه (....) آب پشت سد داراي انرژي پتانسيل است . كه در هنگام ريختن بر روي پره هاي توربين به جنبشي تبديل مي شود و باعث حركت توبين شده كه در هنگام انرژي جنبشي به انرژي الكتريكي تبديل مي شود . اين انرژي پس از انتقال  به منزل بر اساس نوع وسيله برقي مورد استفاده به صورت هاي ديگر مانند نوراني ، گرمايي و.... تبديل مي شود .
فكر كنيد صفحه (...... )
اندازه ذرات تشكيل دهنده رسوبات مخروط افكنه در نقطه الف درشت تر از نقطه B است .
گفت و گو كنيد صفحه (.... ) سرعت آب رودخانه به عوامل متعددي بستگي دارد از جمله
1- شيب زمين : با افزايش شيب زمين سرعت آب رودخانه نيز افزايش مي يابد .
2- مقدار آب :  با افزايش مقدار آب سرعت آب رودخانه نيز افزايش مي يابد .
3- سطح مقطع آب : با افزايش سطح مقطع آب سرعت آب رودخانه نيز كاهش مي يابد .
البته عوامل ديگري مانند نفوذپذيري ، پوشش گياهي و .... در مقدار آب رودخانه تأثير دارند خود را بياموزيد (.... )
A×V = D
= 2 × 15  = D  = 2 × (5/1 × 10 ) = D
در تدريس بحث درياچه ها پيشنهاد مي شود معلم از دانش آموزان بخواهد در مورد اهميت و كاربرد درياچه هاي احتمالي موجود در استان محل سكونت خود تحقيق و به صورت روزنامه ديواري به كلاس ارائه دهند پس معلم با توجه به پيش دانسته هايي كه دانش آموزان كسب نموده اند به روش پرسش و پاسخ دانش آموزان را جهت دريافت مفهوم درياچه و چگونگي تشكيل آن هدايت كند .
براي تدريس درياها و اقيانوس ها نيز پيشنهاد مي شود ابتدا جمع آوري اطلاعات صفحه (    ) را انجام دهند سپس معلم با استفاده از روش تدريس نمايشي تصاوير مربوط به انواع سواحل ( پرتگاهي وهموار ) را به دانش آموزان ارائه مي دهد .
هدف از آزمايش كنيد صفحه (     ) آشنايي دانش آموزان با مفهوم جريان هاي دريايي است براي انجام اين آزمايش از روش كاوشگري مي توان استفاده كرد به اين ترتيب كه پس از تمهيد مقدمات از دانش آموزان بخواهيم كه مسير حركت قطره جوهر را در داخل ظرف آب مشاهده كنند و سوالات احتمالي كه در ذهن شان ايجاد مي شود مطرح نمايند و با كمك معلم پاسخ خود را بيابند و سپس نمونه هايي از اين پديده در محيط  زندگي خود را بيان كنند ( مانند جريان هاي همرفتي دما و .... ) گ
جمع‌آوري اطلاعات صفحه (     ) پديده جزرو مد منظم است و در زمان هاي معين انجام مي شود بنابراين در هنگام مد كه سطح آب بالا مي آمد رزمندگان با استفاده از قايق از عرض اروند عبور مي كردند .
ارزشيابي
ارزشيابي جزيي از فرايند‌آموزش است كه بطور مستمر انجام مي شود براي ارزيابي دانش آموزان مي توانيم به صورت عملكردي و كتبي اقدام نمائيم براي نمونه ارزشيابي عملكردي به صورت جدول زير مي توان عمل نمود :
مراحل آزمايش
مهارت هاي كسب شده
امتياز
پيش از كاوشگري
آماده كردن وشركت در انجام آزمايش

حين آزمايش
مشاهده و ثبت نتايج

حين آزمايش
طرح سوالات

مرحله نهايي
ارائه فرضيات

مرحله نهايي
نتيجه گيري





فصل 10: سفر آب درون زمين







         
هدف كلي پيامد محور : دانش آموزان با اهميت آب هاي زيرزميني و راه هاي بهره برداري از آن ها ( چاه ، چشمه و قنات ) و تأثيرات آن ها بر كشاورزي ، آب آشاميدني و ... آشنا مي شوند .
درس در يك نگاه :
در اين درس به مفاهيم مربوط به آب هاي زيرزميني ( لايه هاي آبدار ، سطح ايستايي ، نفوذپذيري ، تشكيل خار و ... ) و راه هاي بهره برداري از آن ها ( چاه ، چشمه وقنات ) به صورت انجام آزمايش و فعاليت هاي هدفدار پرداخته شده است تا اين كه دانش آموزان بتوانند ضمن كشف مفاهيم به ارزش آب و شيوه استفاده درست از آن پي ببرند .

نقشه مفهومي

اهداف درس ( به صورت تلفيقي )
1- اهميت و كاربرد آب هاي زير زميني را در منطقه محل سكونت خود بيان مي كند
2- تأثير اندازه ذرات خاك بر سرعت نفوذ آب در داخل زمين با آزمايش نشان مي دهد .
3- سفره آب زيرزميني ازاد و تحت فشار را با رسم شكل با هم مقايسه مي كند .
4- عمق سطح ايستايي را در مناطق مرطوب و پرباران با مناطق خشك و بياباني با هم مقايسه مي كند .
5- آب هاي زيرزميني و آب هاي سطحي را از نظر ميزان املاح و آلودگي ميكروبي با هم مقايسه مي كند .



دانستني هاي معلم :
آبهاي زيرزميني يكي از مهم ترين منابع تأمين آب شيرين مورد نياز انسان است . آب هاي زيرزميني بعد از يخچال هاي و پهنه هاي يخي ، بزرگترين ذخيره آب شيرين زمين را تشكيل مي دهند امروزه بهره برداري از منابع آب زيرزميني براي مصارفي چون كشاورزي ، صنعت و شرب توسعه زيادي پيداكرده است و در مناطق خشك و دور از رودخانه ها و درياچه هاي آب شيرين ، غالباً تنها راه تأمين آب براي مصارف مختلف محسوب مي شوند . آب هاي زيرزميني داراي ويژگي هاي زير مي باشند :
1- تركيب شيميايي آن ها معمولاً ثابت است و غالباً بي رنگ و فاقد مواد تيركننده است .
2- معمولاً عاري از آلودگي هاي ميكروبي مي باشند .
3- ميزان املاح آن هابيش تر از آب هاي سطحي است .
4- غالباً تحت تأثير خشك سالي هاي كوتاه مدت قرار نمي گيرند .
بهره برداري از آب هاي زيرزميني به گذشته هاي دور برمي گردد اولين راه بهره برداري از آب هاي زيرزميني  احتماً چاه بوده است قديمي ترين چاه آبي كه تا كنون به جاي مانده است در دروه رود سند است كه مربوط به 6000 سال پيش مي باشد . مصريان در 3000 سال قبل از ميلاد مسيح در حفر چاه در زمين هاي سنگي مهارت داشته اند .
ايرانيان مبتكر ساختن قنات بوده اند در حدود 3000 سال قبل احداث قنات توسط ايرانيان آغاز شد طول رشته قنات ها به ده ها كيلومتر مي رسد در اوايل قرن 12 ميلادي با پيدايش چاه ها آرتزين در اروپا تكنيك حفاري چاه ها توسعه زيادي پيدا كرد در اواخر قرن 19 عمق چاه هاي حفر شده با وسايل ماشيني جديد زياد به چند هزار متر رسيد به طوري كه عميق ترين چاه حفر شده در روسيه به حدود 12000 متر مي رسد .البته اين چاه به منظور مطالعه لايه هاي درون زمين حفر شده است نه براي بهره برداري از آب هاي زيرزميني
برخي از دانشمندان ايراني مانند ابوريحان بيروني ( در كتاب آثار الباقيه ) و ابوبكر محمد كرجي ( در كتاب استخراج آب هاي پنهاني ) درباره منشاء آب هاي زير زميني و چشمه ها مطالبي را ذكر كرده اند .
آب در زيرزمين در منافذ و فضاهاي سنگها وخاك ها جمع مي شود اما همه آب موجود در زير سطح زمين به راه هاي معمولي مثل حفر چاه ، قابل برداشت نيست وقتي چاهي در زمين حفر مي شود.ممكن است به خاك ها يا سنگ هاي مرطوب يا حتي اشباع از آب برخورد كند ولي تا زماني كه اين آب ها نتوانند آزادنه به داخل چاه تراوش كنند مستقيماً قابل بهره برداري نيستند .
آب زيرزميني اصطلاحي است كه به تمام آب هاي موجود در زير سطح زمين اطلاق مي شود قسمت اعظم آب موجود در زيرزمين بخشي از چرخه آب است بنابراني آب باران وبرق منشاء اصلي آب هاي زيرزميني است .
تخلخل :
مقدار فضاهاي موجود در يك سنگ يا خاك را با كميت تخلخل بيان مي كنندبنابه تعريف تخلخل عبارت است از درصد حجم فضاهاي خالي موجود در يك نمونه سنگ يا خاك به حجم كل آن نمونه
100×       = تخلخل
ميزان تخلخل در سنگ ها و رسوبات مختلف متفاوت است و از نزديك به صفر تا بيش از 50% متغيير است عوامل موثر بر تخلخل عبارتند از:
1-     شكل ذرات
2-     جورشدگي ذرات
3-     آرايش دانه
4-     ميزان سيمان شدگي
5-     مقدار شكستگي ها ودرز و شكاف ها

نفوذ پذيري :
به توانايي يك محيط متخلخل براي عبور دادن آب نفوذپذير مي گويند . نفوذ پذيري يكي از ويژگي هاي مهم رسوبات و سنگ ها از نظر حركت آب هاي زيرزميني  و تشكيل سفره آبدار مي باشد . مقدار نفوذ پذيري در سنگها و رسوبات به اندازه وتعداد فضاهاي خالي ونحوه ارتباط آن ها با يكديگر بستگي دارد . ذراتي مانند ماسه ، شن و ريگ نفوذپذيري زيادي دارند اما ذراتي مانند رس با آن كه تخلخل زيادي دارند از نفوذ پذيري بسيار پاييني برخوردار مي باشند .
براي بهره برداري از آب هاي زيرزميني بايد چاه در زميني حفر شود كه تخلخل ونفوذپذيري بالايي داشته باشد به عنوان نمونه آبرفت ها هم تخلخل و هم نفوذپذيري بالايي دارند در حالي كه رس ها با آن كه تخلخل بالايي دارند اما نفوذ پذيري بسيار ناچيزي دارند . بنابراين رس ها براي حفر چاه مناسب نيستند .
آبخوان ( سفره آب زيرزميني )
آب خوان عبارت است از لايه كه داراي تخلخل و نفوذپري مناسب جهت حركت وتجمع آب در آن باشد . سفره آب زيرزميني در مخروط افكنه و آبرفت كه عمدتاًً از شن و ماسه تشكيل مي شود اما رسها براي تشكيل آبخوان مناسب نيستند زيرا نفوذپذيري آن ها بسيار ناچيز است آبخوان به طور كلي به دو دسته تقسيم مي شود .
1-       آب خوان آزاد هرگاه يك لايه آبدار بر روي يك لايه نفوذ ناپذير مانند رسها و شيل ها قرار گيرند تشكيل سفره آب زيرزميني آزاد مي دهند به سطح آب در آبخوان آزاد سطح ا يستايي مي گويند .
2-       آبخوان تحت فشار : هر گاه يك لايه آبدار در بين دو لايه نفوذ ناپذير محصور شود به آن سفره آب زيرزميني تحت فشار مي گويند به سطح آب در آبخوان تحت فشار ، سطح پيزومتريك مي گويند .
در صورتي كه آب موجود در آبخوان تحت فشار به دليل ايجاد شكستگي و يا حفره چاه به سطح زمين فوران كند به آن چاه آرتزين گفته مي شود علت تشكيل چاه آرتزين پايين تر بودن دانه چاه از سطح پيزومتريك مي باشد .
آب هاي زير زميني كه داراي كربن دي اكسيد باشند فعاليت اسيدي پيدا مي كنند اين آب ها اگر از زمين هاي آهكي عبور نمايند باعث انحلال سنگ آهك مي شوند سنگ آهك حل شده را با خود حمل و فضاي حالي ايجاد مي شود با ادامه اين واكنش فضاهاي بزرگتر و تبديل به غار آهكي مي شود .
بيكربنات كلسيم(محلول درآب)2(Ca(HCO3CuCo3+H2O+Co2سنگ آهك
هرگاه سطح ايستايي با سطح زمين برخورد نمايد آب هاي زيرزميني خود به خود در سطح زمين جريان پيدا مي كنند كه به آن چشمه گفته مي شود چشمه بيش تر در مناطق كوهستاني ديده مي شوند .
در نواحي خشك و بياباني در گذشته براي بهره برداري از آب هاي زيرزميني از قنات ( كاريز ) استفاده مي شد اما امروزه با توسعه فناوري و حفر چاه هاي عميق و پايين رفتن سطح ايستايي بسيار از قنات ها غير قابل بهره برداري شده اند .
آموزش صفحه به صفحه
پيشنهاد مي شود كه براي تدريس اين درس از روش تدريس تعاملي استفاده شود زيرا در اين روش فرايند هاي تفكر ، اكتشاف ، انتقال مفاهيم به صورت فعال انجام مي شود با توجه به اين كه مفاهيم مربوط به آب هاي زيرزميني برخلاف آب هاي سطحي از عينيت كمتري بخوردارند و در برخي موارد آموزش هاي سنتي ، باورهاي نادرستي را در ذهن ايجاد نموده اند به نظر مي رسد استفاده از روش هاي فعال و بهره گيري از ابزار ومدل هاي مختلف آموزش آب هاي زيرزميني بسيار مفيد و موثر مي باشد .
در رويكرد تعامل نقشه معلم ودانش آموز را مي توان به صورت زير تصور كرد
نقش معلم
نقش دانش آموز
- مديريت وسازماندهي فعاليت هاي دانش آموزان
- ايجاد هماهنگي در فرايند يادگيري از طريق پرسيدن سوالات هدفدار
- كمك به دانش آموزان براي جمع بندي
- بيان ايده و عقايد و پاسخ ها
- پرسيدن سوالات علمي
- انجام دادن آزمايش ها و تهيه گزارش جهت ارائه به كلاس

در آموزش آب هاي زيرزميني صفحه (... ) معلم با سوالاتي كه در ابتداي صفحه مطرح شده است ، دانش آموزان را به تفكر وادار مي كند و پاسخ هاي آن ها را دريافت مي كند و با عكس العمل هاي مناسب مانند تحسين ، لبخند ، تعجب و ... به سمت تلاش و تفكر بيش تر هدايت مي كند . با توجه به اين كه معلم از قبل از دانش آموزان خواسته است كه نمونه هايي از خاك هاي مختلف را به كلاس بياورند . دانش آموزان آن ها را از نظر اندازه ذرات با هم مقايسه كنند و به سوال متن ( به نظر شما در خاك مناسب براي ... ) پاسح دهند .
فعاليت صفحه ... از دانش آموزان مي خواهيم كه در گروه هاي خود در مورد شكل فعاليت با هم بحث كنند و نتيجه را بيان كنند و معلم توسط يكي از دانش آموزان جمع بندي بحث را روي تابلوي كلاس ثبت مي كنند .
مقدار نفوذ آب در دامنه حاوي پوشش گياهي بيش تر است زيرا ريشه گياهان باعث هدايت آب به داخل زمين مي شوند همچنين وجود پوشش گياهي باعث كاهش سرعت جريان آب در سطح زمين مي شوند وزمان كافي براي نفوذ آب فراهم مي شود .
احداث سد در دامنه فاقد پوشش گياهي نياز بيش تري وجود دارد زيرا احداث سد در اين دامنه علاوه بر مهار آب هاي سطحي به تامين آب كشاورزي و آشاميدني كمك مي كنند البته در دامنه داراي پوشش گياهي نيز ممكن است رودهاي زيادي جريان داشته باشد و براي تأمين برق سدهايي احداث شود .
آزمايش كنيد
اين آزمايش به روش كاوشگري انجام مي شود براي اندازه گيري سرعت نفوذ آب در ماسه ورس بايستي به ترتيب مراحل زير انجام شود :
1-     مشاهده ماسه ورس
2-     طرح سوال سرعت نفوذ آب در ماسه بيش تر است يا رس ؟
3-      ارائه فرضيه
4-     ارائه راه حل
5-     آزمايش و اندازه گيري
6-     تجزيه و تحليل و نتيجه گيري
7-     بيان كاربردهايي از آن ها در محيط زندگي مانند خاك كشاورزي
فكر كنيد صفحه ...
الف ) هرچه شيب زمين كم تر باشد سرعت جريان آب كم تر است در نتيجه فرصت نفوذ آب به داخل زمين بيش تر است
ب ) زيرا نفوذ پذيري زياد خاك باعث هدايت سريع آب به بخش هاي پايين تري شده آب از دسترس و ريشه گياهان خارج مي شود .
آزمايش كنيد صفحه (... ) از دانش آموزان مي خواهيم پس از تهيه وسايل مورد نياز آزمايش طبق روش انجام آزمايش مطرح شده در كتاب درسي آزمايش را انجام دهند و نتيجه گيري كنند و معلم با يك سوال تكميلي مانند «حجم آب مصرف شده به چه عاملي بستگي دارد؟» باعث تعميق يادگيري مي شود .
فكر كنيد صفحه ...
الف ) در تصوير سمت راست فضاهاي خالي و نفوذ پذيري كم تر از تصوير سمت چپ مي باشد
ب ) تصوير سمت چپ به دليل نفوذ پذيري و فضاهاي خالي بيش تر براي تشكيل ذخيره آب زيرزميني مناسب تر است
فعاليت صفحه 5
فعاليت مطابق كتاب درسي انجام شود در داخل ظرف شيشه ايي دو منطقه ( منطقه اشباع از آب و منطقه بالايي آن داراي رطوبت و هوا است كه به آن منطقه تهويه گفته مي شود ) به مرز اين دو منطقه سطح ايستايي گفته مي شود .
-       منطقه اشباع را مي توان به سفره آب زيرزميني تشبيه نمود .

فكر كنيد صفحه 6
عمقي كه در آن پس از حفر چاه به آب مي رسيم عمق سطح ايستايي گفته مي شود و به عوامل زير بستگي دارد :
1-     ميزان بارندگي
2-     نوع آب و هوا
3-     ميزان بهره برداري از آب هاي زيرزميني
4-     دوري و نزديكي به ساحل
5-     ميزان نفوذپذيري خاك
6-     تغذيه مصنوعي سفره آب زيرزميني
براي تدريس بحث سفره هاي آب زيرزميني آزاد دانش آموزان فعاليت صفحه 5 را تكرار و نحوه نفوذ آب و تشكيل سفره آب زيرزميني را مشاهده مي نمايند .
گفت گو كنيد صفحه 7
برداشت بي رويه از آب هاي زيرزميني باعث پايين رفتن سطح ايستايي شده در نتيجه بهره برداري از آن ها دشوار تر شده و گاهي نياز به حفاري مجدد به منظور رسيدن به سفره آب زيرزميني داريم . علاوه بر آن برداشت بي رويه باعث نشست زمين هاي منطقه و در نتيجه آسيب ديدن بناها مي شود .
- براي تدريس سفرهاي آب زيرزميني تحت فشار پيشنهاد مي گردد بايك فعاليت تكميلي مانند فعاليت زير دانش آموزان را جهت كسب اين مفهوم هدايت كنيم .
فعاليت : يگ شلينگ آب را تا حدود 80% از آب پركنيد و دو سري آن را توسط دانش آموزان در ارتفاع هاي مختلف جابه جا كنند در صورتي كه يكي از دانش آموزان يك سر شيلنگ را بالا مي برد آب از سر ديگر شلينگ بيرون مي ريزد . مكانيسم سفره هاي تحت فشار شبيه اين مي باشند .
فعاليت صفحه 9
منشاء رسوبات داخل كتري از آب است بيكرنبات كلسيم محلول در آب (2(Ca(HCO3) در اثر حرارت به صورت واكنش زير ته نشين مي شود
       CuCo3+H2O+Co22(Ca(HCO3
اگر مقداري سركه در داخل سماور يا كتري بريزيم واكنش در جهت عكس واكنش بالا عمل كرده و رسوب در آب حل مي شود و از بين مي رود .
آزمايش كنيد صفحه 9 با اين آزمايش دانش آموزان چگونگي انحلال پوسته آهكي تخم مرغ در سركه را تجربه مي كنند .
براي تدريس قنات ( كاريز )‌پيشنهاد مي شود از نمايش فيلم هاي آموزشي و تصاوير استفاده شود .
فكر كنيد صفحه 10
در استان هاي كم آب مانند كرمان ، يزد ، خراسان ، اصفهان و ... از كاريز استفاده مي شود . براي تدريس چرخه آب از روش نمايشي و به صورت زير استفاده شود از دانش آموزان مي خواهيم كه مدلي از چرخه آب را درست كنند سپس در كلاس از طريق نمايش آن از آن ها مي خواهيم بخش هاي مختلف چرخه آب را توضيح  دهند .
گفتگو كنيد صفحه 10
انرژي مورد نياز چرخ آب از خورشيد تامين مي شود

 


+ نوشته شده در  یکشنبه هفتم دی 1393ساعت 21:19  توسط کوروش  | 

موج

  • امواج غیر مکانیکی: این امواج برای انتشار خود به محیط مادی نیاز ندارند و در خلا نیز منتشر می‌شوند. از جمله این امواج می‌توان به امواج الکترومغناطیسی ، امواج رادیو و تلویزیون ، امواج فرابنفش ، امواج نوری ، امواج ماکروویو اشاره کرد.
موج مادی: در مکانیک کوانتومی به هر ذره مادی یک موج نسبت می‌دهند. به عبارت دیگر برای هر ذره ماده دو گونه طبیعت در نظر گرفته می‌شود. طبیعت موجی و طبیعت ذره‌ای. این دو حالت هیچ وقت بطور همزمان در نظر گرفته نمی‌شود. یعنی امکان ندارد در یک پدیده هم حالت موجی و هم حالت ذره‌ای در مورد یک ذره در نظر گرفته شود.
+ نوشته شده در  دوشنبه سیزدهم آبان 1392ساعت 20:23  توسط کوروش  |