سيتوژنتيک کلزا

روابط گياه­شناختي بين گونه­هاي کلزاي روغني در دهه ي 1930 مشخص گرديد [5]. مطالعات زير­بنايي سيتولوژيکي موريناگا حاکي از وجود سه گونه ديپلوييد، شامل کلم (B. olerace n=9, C) شلغم روغني ( (B. compestris n=18, Aو خردل سياه (B. nigra n=8 , B) وهمچنين سه گونه آمفي­ديپلوييد از جمله کلزاي معمولي (B. napus n=19, AC)، خردل هندي (B. juncea n=18, AB) و خردل حبشي (B. corinata n=17, BC) مي­باشد که از تلاقي گونه­هاي ديپلوييد فوق الذکر حاصل گشته­اند [127].

درک روابط گونه­هاي جنس براسيکا، متخصصين اصلاح­نباتات را قادر خواهد ساخت که با استفاده از گونه­هاي ديپلوئيد، آمفي­ديپلوئيد هاي مصنوعي توليد نمايند و همچنين ژن­هاي کنترل کننده خصوصيات مورد نظر را از طريق تلاقي بين­گونه­اي انتقال دهند [5]. يو [159] با توليد آمفي­ديپلوييدهاي نامبرده به صورت مصنوعي روابط بين ديپلوييدها و آمفي­پلوييدهاي مذکور را اثبات نمود که اين روابط به صورت شماتيک در مثلث U که در شکل 2-1 آمده نشان داده شده است.

 

 

 

 

 

شکل 2-1 روابط ژنومي گونه­هاي مختلف جنس Brassica بر اساس مثلث U

 

شکل 2- 1- : تکامل اصلاح کلزا

2-4- تکامل اصلاح کلزا

تکامل اصلاح کلزا از کلزاي سنتي تا ارقام اصلاح شده به صورت زير مي­باشد [33].

الف- کلزاي سنتي: حاوي 22 تا 60 % اسيد اروسيک در روغن و 100 تا 205 ميکرومول گلوگوزينولات در هر گرم کنجاله است.

ب- ارقام يک­صفر: حاوي کمتر از 5% اسيد اروسيک در روغن و 100 تا 205 ميکرومول گلوکوزينولات در هر گرم کنجاله است.

ج- ارقام دو صفر: نوع تکامل يافته ارقام يک صفر حاوي کمتراز 2% اسيد اروسيک و 18 تا 30 ميکرومول گلوکوزينولات در هر گرم کنجاله است.

د- ارقام سه­صفر: نوع اصلاح شده ارقام شلغم روغني بوده و اصطلاحاً Candle ناميده مي­شود که داراي حداقل ميزان اسيد اروسيک، گلوگوزينولات و فيبر در کنجاله مي­باشند.

در سال 1979 نام عمومي کانولا (canola) در کانادا براي کليه­ي رقم­هاي دو­صفر منظور گرديد. روغن کلزا در مقايسه با روغن­هاي حاصل از دانه­هاي آفتابگردان، ذرت وسويا به دليل حضور اسيد­هاي چرب اشباع نشده و فاقد کلسترول از کيفيت تغذيه­اي بالايي برخوردار است. مهم­ترين اسيد­هاي چرب بذر کلزا شامل لينولئيک، اولئيک، استئاريک و پالمتيک­اسيد مي­باشد [120]. يکي از مهم­ترين خصوصيات روغن کلزا، وجود اسيد اروسيک مي­باشد. اين اسيد چرب عمدتاً در گياهان جنس براسيکا وجود دارد و مقادير کم اسيد اورسيک در روغن مطلوب است. از طرف ديگر مقادير بالاي اين اسيد چرب در روغن­هاي صنعتي مورد توجه است [50، 86]. کنجاله کلزا با دارا بودن 5/46 درصد پروتئين 5/3 درصد چربي و 5/2 درصد فسفر قابل جذب نسبت به کنجاله سويا برتري نشان مي­دهد [4، 112]. مقايسه اسيد­هاي چرب اشباع و غير اشباع در انواع روغن­هاي خوراکي در جدول (2-1) درج گرديده است [3].

جدول 2- 1: مقايسه ترکيبات روغن در برخي گياهان زراعي دانه روغني

اسيد پالمتيک

اسيداستئاريک

اسيداروسيک

اسيدلينولنيک

اسيد لينولئيک

اسيد اولئيک

اسيدچرب اشباع

گياهان

2%

10%

20-30%

55-66%

5-6%

کلزا

بسيار کم

68-72%

16-20%

10-12%

آفتابگردان

بسيارکم

70-80%

12-25%

5-10%

گلرنگ

7-8%

50-54%

24-28%

14-15%

لوبيا روغني

8-11%

6/3%

37-59%

32-54%

7-11%

کنجد

20-40%

40-65%

14-20%

بادام زميني

45-60%

20%

20%

10%

بزرک

11%

4%

7/8%

3/53%

4/23%

15%

سويا

2– 5- ارقام کلزا از نظر تيپ رشد

ارقام کلزا از نظر تيپ رشد به سه گروه عمده تقسيم­بندي مي­شوند [5]:

1- ارقام کلزا با تيپ بهاره (Spring)

اين ارقام براي به گل رفتن به دماي حدود 3 درجه سانتي­گراد بمدت يک هفته نياز دارند. محتواي روغن و کيفيت برخي ارقام بهاره در جدول (2-2) نشان داده شده است [12].

2- ارقام کلزا با تيپ رشد بينابين (Intermediate)

اين ارقام جهت بهاره­سازي يا شروع رشد زايشي به دماي حدود 3 درجه سانتي­گراد وکمتر، به مدت حدود يک ماه نياز دارند.

3- ارقام کلزا با تيپ رشد زمستانه (Winter)

اين گروه تحمل به سرماي بسيار خوبي داشته و جهت شروع رشد زايشي به دماي حدود 3 درجه سانتي­گراد وکمتر به مدت حدود يک ماه و نيم نياز دارند.

 

جدول 2-2: برخي خصوصيات ارقام بهاره کلزا

ارقام/ خصوصيات

هايولا401

هايولا308

  هايولا420

آرجي 003

ساري گل

مبدأ

كانادا

كانادا

كانادا

آلمان

ايران

نوع رقم

هيبريد

هيبريد

هيبريد

آزاد گرده ‌افشان

آزاد گرده ‌افشان

ميزان روغن (%)

47-44

46-43

47-44

45-42

45-42

كيفيت روغن

دو صفر

دو صفر

دو صفر

دو صفر

دو صفر

2- 6- اهميت و جايگاه کلزا در ايران

با انجام تحقيقات و بررسي نتايج حاصل از آن، مشخص شده که توسعه کشت کلزا در کشور امکان­پذير است. ميانگين عملکرد کلزا در هر کشور تا اندازه زيادي به شرايط آب و هوايي، روش­هاي توليد و ارقام مورد کشت بستگي دارد [1]. کلزا از جمله محصولاتي است که مي­تواند به دليل سازگاري ويژه با شرايط آب وهوايي مختلف، در مناطق شمالي به عنوان کشت دوم بعد از برنج کشت گردد. ويژگي­هاي گياه کلزا باعث شده تا اين گياه به عنوان نقطه اميدي جهت تامين روغن خوراکي مورد نياز کشور به شمار آيد. در اين خصوص مي­توان به موارد زير اشاره کرد [30].

– کلزا مي­تواند در تناوب با زراعت گندم و جو قرار گرفته و از تراکم بيماري­ها، آفات و علف­هاي هرز بکاهد و باعث افزايش عملکرد دانه اين محصولات شود.

– دارا بودن تيپ­هاي بهاره، زمستانه و حد واسط، امکان کشت اين گياه را در شرايط متفاوت اقليمي فراهم مي­سازد.

– در کشت پائيزه نياز به آبياري کمتري بوده و امکان استفاده از نزولات آسماني پائيزه و زمستانه وجود دارد.

– کلزا داراي پتانسيل عملکرد بالا بوده و در بين دانه­هاي روغني از درصد روغن دانه بالايي ( 40تا 45 درصد) برخوردار است.

– در اراضي شاليزار بعد از برداشت برنج مي­توان از ارقام بسيار زود­رس کلزا جهت کشت استفاده نمود.

– فصل رشد کلزا با ساير دانه­هاي روغني متفاوت بوده و از زماني که ظرفيت کارخانه هاي روغن­کشي خالي، است اين گياه برداشت مي­شود.

– کلزا با تقدم برداشت در مقايسه با گندم، زمينه لازم براي کشت دوم محصولات تابستانه را فراهم مي­سازد.

– با اعمال مديريت صحيح و استفاده از روش­هاي ساده، امکان کاشت، داشت و برداشت آن در شرايط مختلف و با امکانات محلي وجود دارد.

– به علت پائيزه بودن، بر خلاف ساير دانه­هاي روغني بهاره، در رقابت با محصولات پردرآمد بهاره قرار نمي­گيرد.

– در مناطقي که در بهار به علت محدوديت آب و هم­زماني آبياري محصولات بهاره با آخرين آب، مشکلاتي در آبياري دارند، مي­توان با کشت کلزا بويژه ارقام زودرس، اين مشکل را حل نمود.

2- 7- سطح زير کشت، توليد و عملکرد کلزا در جهان و ايران

در سال­هاي اخير بيشترين افزايش سطح زير کشت مربوط به کشور­هاي کانادا، چين و هندوستان مي­باشد. سطح زير کشت اين محصول در ايران از ميزان 5000 هکتار در سال زراعي 78-1377 به 108 هزار هکتار در سال 91-1390 رسيده است [22]. در ميان دانه­هاي روغني متداول در جهان، کلزا بيشترين درصد افزايش سطح زير کشت و بيشترين درصد توليد را در طي 20 سال اخير داشته است [139]. بر اساس اطلاعات منتشر شده از سوي سازمان خوار و بار جهاني، ميزان توليد روغن كلزا از 7/15 ميليون تن در سال زراعي 2005 به 78/17 ميليون تن در سال 2007 رسيده است [88]. بزرگ­ترين توليدكنندگان روغن كلزا در دنيا اتحاديه اروپا، چين، هند، كانادا و ژاپن هستند [141]. اروپا داراي بيشترين متوسط عملکرد دانه است به طوري ­که آلمان 66 درصد از سهم بازار صادرات کلزا در سال 2004 را داشته است. صادرات روغن، فرانسه از تقريبا صفر در سال 1999 به 13 درصد در سال 2004 رسيده و به چهارمين صادر کننده روغن کلزا تبديل شده است [131]. بعد از اروپا به ترتيب آمريکاي جنوبي، آمريکاي شمالي و مرکزي، اقيانوسيه، آسيا و آفريقا قرار دارند. متوسط عملکرد کلزا در جهان حدود 1472 کيلوگرم در هکتار است و اين متوسط عملکرد در ايران 987 کيلوگرم در هکتار بوده که 67 درصد متوسط توليد جهاني بوده است [133].

2-8- ترکيب شيميايي دانه کلزا

دانه کلزا داراي 40 تا 48 درصد روغن در دانه و 30 تا 45 درصد پروتئين در کنجاله مي­باشد وميزان رطوبت دانه آن در حدود 5 درصد است [2]. مهم­ترين اسيدهاي روغن دانه کلزا شامل لينولئيک، اولئيک، استئاريک و پالمتيک اسيد مي­باشد [26]. تحقيقات نشان داده است که بين اسيدهاي چرب پالمتيک و اولئيک رابطه­ي منفي وجود دارد [34]، به اين ترتيب که با گزينش براي افزايش اسيد اولئيک، اسيد پالمتيک کاهش مي­يابد. همچنين رابطه معکوس بين ميزان اسيدهاي چرب اولئيک و لينولئيک در کلزا و آفتابگردان گزارش شده است [50]. روغن اين گياه به دليل پايين بودن محتواي چربي اشباع شده و بالا بودن چربي اشباع نشده يک روغن با کيفيت است [36]. يکي از مهم­ترين خصوصيات روغن کلزا، وجود اسيد اروسيک مي­باشد. اين اسيد چرب عمدتاً در گياهان جنس براسيکا وجود دارد و مقادير کم اسيد اورسيک در روغن مطلوب است. از طرف ديگر مقادير بالاي اين اسيد چرب در روغن­هاي صنعتي مورد توجه است [42، 86]. مقادير بالاي اسيد اروسيک عوارض متعددي از قبيل درد ماهيچه­ها، اختلالات عصبي، افزايش فشار خون، اختلالات تنفسي و تصلب شرائين را بدنبال خواهد داشت [26]. بدين لحاظ به­نژادگران گياهي بدنبال کاهش اين اسيد چرب مضر در روغن گونه­هاي مختلف جنس براسيکا بوده اند. در اين راستا ارقام با ميزان اسيد اروسيک کم يا بدون اسيد اروسيک ابتدا در کلزا، سپس در شلغم روغني و اخيراً در خردل هندي معرفي شده است [50]. روغن ارقام با اسيد اروسيک بالا به علت پايداري اين اسيد در دما­هاي بالا به عنوان روغن روان کننده در صنعت از جمله صنايع هواپيما­سازي مورد استفاده قرار مي­گيرد. بدين منوال ارقام با اسيد اروسيک بالا جهت مصرف صنعتي آن نيز مورد توجه متخصصين اصلاح نباتات بوده است [86].

علاوه بر عوامل ژنتيکي، دماي محيط رشد گياه نيز يکي از مهم­ترين عامل محيطي اثر گذار بر روي روغن دانه است، بطوري­که با افزايش آن درصد روغن کاهش پيدا مي­کند. تأمين آب کافي براي گياه کلزا موجب افزايش محتواي روغن دانه شده است [30]. در صورتي که آبياري غرقابي و تنش خشکي کاهش آن­را موجب شده است و استفاده از مقادير زياد کود نيتروژن نيز باعث کاهش محتواي روغن مي­شود [25]. همچنين در شرايطي که سرما و يخبندان باعث پيش­رس شدن دانه شود، ممکن است محتواي روغن کاهش يابد [28].

خصوصيات و مصارف روغن کلزا در به ترکيب اسيدهاي چرب آن بستگي دارد. موقعيت غلاف اثر قابل توجهي بر ترکيب اسيدهاي چرب دارد، بطوريکه دانه‌هاي موجود در غلاف­هايي که زودتر تشکيل شده‌اند در مقايسه با دانه‌هاي موجود در غلاف‌هايي که ديرتر تشکيل شده‌اند از مقدار اسيد لينولنيک کمتر و اسيد اروسيک بيشتري برخوردار هستند [30]. ميزان اسيدهاي چرب اشباع نشده به شدت تحت تأثير عوامل محيطي در دوره تجمع روغن و رسيدگي دانه قرار مي­گيرد [24، 28]. ترکيب اسيدهاي چرب روغن کلزا در جدول (2-3) نشان داده شده است [36].

جدول 2- 3: ترکيب اسيدهاي چرب روغن کلزا

نوع اسيد چرب

درصد اسيد چرب

کلزاي سنتي

کلزاي يک صفر

کلزاي دو صفر

16:0پالمتيک

6/1%

4/3%

4%

16:1 پالميتولئيک

0

4/%

5/%

18:0 استئاريک

9/%

3/1%

4/1%

20:0 دکوزانوئيک

8/%

3/%

3/%

24:0 ليگنوسريک

4/%

1/%

1/%

18:1 اولئيک

1/12%

8/58%

9/56%

18:2 لينولئيک

2/10%

7/21%

8/23%

18:3 لينولنيک

3/7%

2/11%

2/11%

20:1 اکوزنوئيک

7/5%

5/1%

5/1%

22:1 اروسيک

4/59%

1/1%

0

24:1 نروئيک

6/15%

2/%

3/%

کنجاله کلزا که در حدود 55 تا 60 درصد از دانه کلزا را تشکيل مي دهد، داراي مقادير بالاي پروتئين با کيفيت مطلوب مي­باشد. بخش اعظم پروتئين دانه­ها در لپه­ها قرار دارد، به­طوريکه 76 درصد پروتئين دانه در لپه­ها، 17 درصد در بقيه قسمت­هاي جنين و فقط 7 درصد در پوسته دانه قرار دارد [112]. ميزان پروتئين دانه عملا با محتوي روغن همبستگي منفي داشته و عوامل محيطي و ژنتيکي نيز بر پروتئين دانه همانند روغن تاثير­گزار هستند. ميزان پروتئين همچنين با ميزان فيبر دانه که خود از درصد پوست تبعيت مي­کند، همبستگي دارد [4،1]. کنجاله کلزا حاوي 13 درصد فيبر مي­باشد [30]. وجود مقدار نسبتا زياد فيبر در کنجاله يک عامل محدود کننده در استفاده از آن به عنوان خوراک دام محسوب مي­شود، زيرا توان توليد دام را کاهش مي­دهد [123]. پوسته کلزا تقريبا 5/16تا 5/18 درصد وزن خشک دانه را تشکيل مي­دهد [3]. تحقيقات نشان داده است که رنگ پوست دانه کلزا با ترکيب شيميايي دانه در ارتباط مي­باشد و ارقامي که دانه­شان زرد است، روغن و پروتئين بيشتر، فيبر کمتر و پوسته بذر نازک­تري دارند [4، 50]. برخي از انواع کلزا که در گروه کانولا قرار دارند داراي کمتر از ۳۰ ميکرومول گلوکوزينولات در هر گرم کنجاله مي­باشند. گلوکوزينولات‌ها گروهي از متابوليت­هاي ثانويه هستند که در اندام‌هاي برخي از خانواده­هاي گياهان دولپه از جمله کروسيفر موجود بوده و اغلب سبب بروز طعم تند و بوي نامطلوب مي­شوند [19]. گلوکوزينولات‌ها در گياه بعنوان منبع ذخيره گوگرد عمل نموده ودرهنگام کمبود گوگرد آن را در اختيار گياه قرار مي‌دهد [119]. همچنين اين ترکيبات در مقاومت به برخي بيماري‌هاي قارچي و باکتريايي نقش دارند [126]. گلوکوزينولات‌اگرچه به طور اختصاصي تحت کنترل ژنتيکي است، اما تا حدودي تحت تأثير عوامل محيطي نيز قرار مي­گيرد. تنش خشکي، دماي بالا در طي مرحله رشد دانه و همچنين استفاده از کودهاي شيميايي گوگرددار تا حدودي منجر به افزايش آن مي‌شود. در مقابل دانه­هايي که در حين رشد دچار سرمازدگي مي­شوند، به علت آنکه فرآيندهاي تشکيل گلوکوزينولات‌ در آنها کامل نمي­شود از ميزان گلوکوزينولات‌کمتري برخوردارند [36، 86]. برخي از انواع گلوکوزينولات‌ها داراي خواص ضدسرطان بوده به همين لحاظ تحقيقات گسترده‌اي در جهت شناسايي انواع گلوکوزينولات‌ها و واکنش‌هاي بيوشيميايي آنها در گونه­هاي مختلف زراعي و وحشي جنس براسيکا انجام گرفته است [13].

2-9- خصوصيات گياه شناسي

کلزا گياهي يکساله با عدد کروموزومي (38=n2) است که به صورت بوته اي استوار، با انشعابات محدود و ارتفاع متوسط تا بلند رشد مي­کند و عمدتا داراي تيپ­هاي رشد بهاره، پائيزه و بينابين مي­باشد[17]. به طور کلي ويژگي­هاي اندام­هاي رويشي و زايشي آن به شرح زير است:

2- 9- 1-ريشه

کلزا داراي يک ريشه اصلي عمودي و غالبا بلند و به شکل دوک مي­باشد که قطر قسمت فوقاني آن به 1 تا 3 سانتي­متر مي­رسد و تا عمق 80 سانتي­متري خاک نفوذ مي­کند [30]. در شرايط آب و هوايي و زمين مناسب ريشه­هاي جانبي رشد کرده و به شدت منشعب مي­شوند [12]. اين ريشه­ها حجم عظيمي از خاک را در بر گرفته و جذب رطوبت و مواد غذايي را بر عهده دارند [1]. ريشه­هاي اين گياه تا عمق 150 سانتي­متري زمين نفوذ مي­کنند. در خاک­هاي سنگين رسي، عمق نفوذ ريشه کاملا محدود مي­شود. عمق نفوذ ريشه و کشيدگي سيستم ريشه نقش بسزايي در تحمل خشکي و استفاده بهينه از رطوبت ذخيره شده در خاک دارد و همچنين بوته هاي با ارتفاع زياد و يا با کشت متراکم را در مقابل باد­هاي شديد حفظ مي­کند. تحقيقات نشان داده­اند که سيستم ريشه­اي کلزا اثرات مفيدي روي ساختمان خاک و نفوذ­پذيري رطوبت آن دارند و نتيجه­اش عملکرد دانه و پروتئين بالاتر در غلاتي است که در تناوب با آن قرار مي­گيرند [33].

2- 9- 2- ساقه

کلزا يک ساقه اصلي توليد مي­کند که از شاخه­هاي زيادي منشعب مي­شود [30]. ساقه­ها معمولا گرد، توپر، راست و سبز هستند که با افزايش سن گياه به زردي گرايش مي­يابند. در بيشتر مناطق، ارتفاع ساقه بين 80 تا 150 سانتي­متر است، اما در استراليا ارتفاع ساقه به 350 سانتي­متر نيز مي­رسد که باعث بروز مشکلاتي در امر برداشت مي­شود. بنابر­اين واريته­هاي پاکوتاه به سرعت رواج پيدا کرده اند [33]. ساقه در مرحله روزت، به شکل کوتاه با ميانگره­هاي فشرده (با فاصله­اي حدود1- 5/1 سانتي­متر از يکديگر) ديده مي­شود [17]. پس از پايان مرحله روزت، ابتدا ساقه اصلي طويل مي­شود و پس از به گل نشستن ساقه اصلي، شاخه­هاي فرعي نيز شروع به طويل شدن مي­کنند. ميزان شاخه فرعي آن به واريته، محيط، تغذيه گياه و تکنيک­هاي زراعي بستگي دارد [30]. رنگ ساقه تا مرحله گل، سبز بوده و به تدريج تا رسيدگي فيزيولوژيک به رنگ کاهي در مي­آيد [17].

2- 9- 3- برگ

برگ­هاي کلزا به سه فرم چسبيده، چسبيده معمولي و داراي دمبرگ مي­باشند. برگ هاي کلزا به صورت متناوب بر روي ساقه قرار مي­گيرند [30]. آرايش برگ­هاي مزبور متناوب بوده و شکل عمومي آن ها بيضوي کشيده با کرک­هاي متعدد مي­باشد. تعداد آن­ها بر روي ساقه اصلي در تيپ­هاي بهاره در حدود 12 عدد و در تيپ­هاي پائيزه بيش از 40 عدد مي­باشد [17]. برگ­ها در زمان رسيدگي محصول شروع به زردي نموده و از قسمت پائين به سمت بالاي بوته خشک شده و ريزش مي­يابد که اين امر باعث سهولت در برداشت مي­گردد [33].

2-9-4-گل

گل به صورت صليبي بوده و آرايش آن­ها به شکل خوشه­اي بلند مي­باشد. تعداد گل­ها مي تواند تحت تاثير بسياري از عوامل مانند واريته، آب وهوا وتکنيک­هاي زراعي قرار گيرد [33]. يک بوته کلزا در شرايط ايده آل و در تراکم کم، حدود 4000 جوانه گل توليد مي­کند که از اين تعداد با توجه به ژنوتيپ، شرايط محيطي و تراکم 5 الي 20 درصد به گل تبديل شده و بقيه ريزش خواهند کرد [17]. هر گل متشکل از 4 کاسبرگ، 4 گلبرگ، 6 پرچم (دو پرچم کوتاه­تر از بقيه) و يک مادگي دوبرچه­اي است و رنگ گلبرگ­ها نيز از پرتقالي تا زرد کمرنگ متغير است. گل­دهي کامل گياه 3 تا 5 هفته به طول مي­انجامد [12]. کلزا گياهي است خودگشن و ميزان خود­باروري آن به طور معمول بيش از 70 درصد است. وجود درصدي از دگرگشني (20 تا 30 درصد)، زمينه کاربرد حشرات را در کلزا توجيه مي­کند [5].

2-9-5- ميوه

ميوه کلزا، خورجيني به طول 5 تا 10 سانتي­متر است که فاقد کرک بوده و در انتها به يک منقار منتهي مي­شود. هر خورجين داراي 2 برچه مي­باشد. برچه­ها به وسيله ديوار کاذبي (غشاي مياني) از هم جدا مي­گردند. دانه­ها در دو طرف غشاي مياني قرار دارند. اين ديواره هنگام رسيدن ميوه پاره مي­شود. در هر خورجين ممکن است 15 تا 40 عدد دانه تشکيل گردد [30].

2-9-6-دانه کلزا

هر بوته کلزا صدها دانه کوچک، کروي و قهوه­اي روشن مايل به سياه و زرد توليد مي­کند [34]. بذور زرد رنگ داراي روغن بيشتري نسبت به بذور قهوه­اي تيره و يا بذور سياه مي­باشند [111، 153]. وزن هزار دانه نسبت به نوع رقم، محل توليد، شرايط محيطي و جايگاه ميوه در روي بوته و نيز مکان بذر ميوه متفاوت بوده و بين 3 تا 7 گرم متغير خواهد بود [25]. قطر بذر در حدود 1 تا 2 ميليمتر مي­باشد و هر کيلوگرم دانه از 250 تا 300 هزار دانه تشکيل شده است [43].

2-10- مراحل فنولوژي

براي تشريح مراحل فنولوژي کلزا مي­توان از روش کدگذاري استفاده نمود [30]. مراحل رشد ونمو کلزا بر اساس آخرين روش کدگذاري که توسط انجمن کلزاي کانادا در سال 1998 انجام شده در جدول(2-4) درج گرديده است [68].

 2-11- نيازهاي اکولوژيک

کلزا سازگاري مناسبي با شرايط آب و هوايي معتدل و مرطوب دارد. جوانه زني بذر آن در دماي 20 تا 25 درجه سانتي­گراد صورت مي­گيرد. کلزا در پاييز در مرحله روزت باقي مي­ماند. دماي مناسب براي بهاره شدن کلزا 1 تا 4 درجه سانتيگراد و به مدت 20 تا 60 روز مي­باشد [18، 21]. کلزا در گستره وسيعي از خاک­هاي شني تا رسي رشد مي­کند ولي خاک­هاي سنگين که سله در آن­ها تشکيل مي­شود، مناسب نيستند زيرا بذر کلزا کوچک است و گياهچه حاصل نمي­تواند از چنين خاک­هايي خارج شود. يکي از ويژگي­هاي مهم کلزا، تحمل دربرابر شوري است. کلزا خاک­هايي که داراي هدايت الکتريکي (Ec) 4 تا 8 دسي زيمنس بر متر باشد را تحمل مي­نمايد [17، 55].

 

2-12- آفات و بيماري ها

يکي از مهم­ترين عوامل محدود کننده توليد دانه­هاي روغني مجموعه­اي از بيماري­ها و آفاتي هستند که اين گياهان را تهديد مي­کنند. از جمله آفات کلزادر ايران مي­توان به سوسک­هاي گرده خوار، سفيده­کلم، کک ها، سرخرطومي خورجين کلم، شب­پره کلم و کرم طوقه­بر اشاره کرد. آفت بسيار مهم ديگر شته مومي کلم است که به برگ، ساقه، گل و غلاف­هاي در حال رشد حمله نموده و با مکيدن شيره سلولي، باعث کاهش شديد رشد و بدشکلي بوته مي­گردد. اين آفت بسته به شرايط آب و هوايي از اواخر زمستان تا اواسط فروردين به حالت طغياني در مي­آيد بطوري­که آفت بازدارنده رشد گياه مي­شود و از عملکرد دانه آن به طور قابل توجهي مي­کاهد. استفاده از آفت­کش­هاي سيستميک نظير متاسيستوکس و پريمور براي کنترل شته توصيه مي­شود. مهمترين بيماري کلزا پوسيدگي اسکلروتينايي ساقه است که علت اصلي مرگ و مير اين گياه در چين، فرانسه، آلمان و ساير نقاط اروپاست [36]. قارچ مولد اين بيماري Sclerotinia sclerotiorum هست که به شکل جسم سخت سياه­رنگي حدود 5-6 سال در خاک زنده باقي مي­ماند. هرگاه آب و هوا به مدت يک تا دوهفته خاک را مرطوب نگه دارد، قارچ با جذب رطوبت خاک جوانه زده و ميليون ها اسپور توليد مي­کند. کلزا در مرحله گلدهي و کمي پس از آن به اين بيماري حساس است. براي مزارعي که مورد هجوم اسکلروتينا قرار گرفته باشند، حداقل يک تناوب يک ساله زراعي بدون کشت کلزا توصيه مي­گردد. از ديگر بيماري­هاي مهم کلزا مي توان بيماري ساق سياه، سوختگي آلترناريايي، لکه برگي سفيد و پژمردگي ورتيسيليومي اشاره کرد [46].

 

 

جدول2 – 4: مراحل رشد و نموکلزا

مراحل فرعي

نام مرحله

کد مرحله

از شروع توليد برگ تا زماني که اولين ميانگره قابل تشخيص شود.

مرحله جوانه زني

1

مرحله روزت

2

نخستين برگ حقيقي گسترش مي­يابد.

2 – 1

دومين برگ حقيقي گسترش مي­يابد.

2 – 2

سومين برگ حقيقي گسترش مي­يابد

2 – 3

مرحله غنچه دهي

3

گل­آذين در وسط روزت قابل رويت است.

3 – 1

گل­آذين به بالاتر از سطح روزت رشد مي­کند.

3 – 2

غنچه­هاي پاييني به زردي مي­گرايند.

3 – 3

مرحله گل دهي

4

نخستين گل مي­شکفد

4 – 1

تعداد زيادي گل مي­شکفد و غلاف­هاي پاييني باز مي­شوند.

4 – 2

غلاف­هاي پاييني شروع به دانه­بندي مي­کنند.

4 – 3

گلدهي به پايان مي­رسد و دانه­هاي غلاف­هاي پاييني متورم مي­شوند.

4 – 4

مرحله رسيدگي

5

دانه­هاي غلاف­هاي پاييني به حد نهايي رشد کرده و حالت شفاف دارند.

5 – 1

دانه­هاي غلاف­هاي پاييني سبز رنگند.

5 – 2

دانه­هاي غلاف­هاي پاييني زرد متمايل به قهوه­اي يا سبز متمايل به زرد شده­اند.

5 – 3

دانه­هاي غلاف­هاي پاييني زرد يا قهوه­اي شده­اند.

5 – 4

دانه­هاي کليه غلاف­ها قهوه­اي شده و بوته مي­ميرد.

5 – 5

 

 

 

2- 13-روش­هاي اصلاحي در کلزا

ارقام و واريته‌هاي اصلاح شده گياهان زراعي و زينتي هر ساله از كشوري به كشور ديگر مي‌شوند. بدين طريق كيفيت و كميت محصولات كشاورزي افزايش يافته و احتياجات فراورده‌هاي زراعي رفع مي‌شود. در اغلب گياهان ژن هاي باارزش و اقتصادي فراوان وجود دارد. ژن­هايي كه حساسيت و مقاومت گياهان را نسبت به امراض و آفات كنترل مي‌كنند در اولويت برنامه‌هاي اصلاح نباتات قرار دارند. هدف اصلاحي نهايي در هر برنامه اصلاحي افزايش عملكرد مي‌باشد. كيفيت مجموع خصوصياتي است كه باعث افزايش ارزش محصول مي‌شود. بهبود كيفيت نيز جزء مهمي از هر برنامه اصلاح­نباتات محسوب مي‌شود. افزايش توليد در واحد سطح و استفاده از ژنوتيپ­هاي مفيد و مطلوب در هر منطقه آب و هوايي از ديگر اهداف اصلاح­گران نباتات مي­باشد. عملكرد گياه در واحد سطح منعكس كننده برآيند همه اجزاي گياه مي­باشد. به هرحال همه ژنوتيپ­هاي توليد شده داراي عكس العمل فيزيولوژيكي و ژنتيكي يكساني در شرايط مختلف نيستند. عملكرد صفتي پيچيده است كه تحت تأثير ژنوتيپ، محيط و اثر متقابل ژنوتيپ و محيط مي­باشد [5].

روش­هاي متداول (كلاسيك) اصلاح­نباتات از دير باز براي توليد ارقام مطلوب در گياهان زراعي مورد استفاده قرار مي­گرفته است. اين روش­ها مبتني بر ايجاد تغيير در ساختار ژنتيكي گياه كامل با استفاده از تلاقي­هاي بين گونه اي و درون گونه اي بوده است. روش­هاي متداول اصلاح نباتات در چند دهة اخير نقش بسيار مهمي در اصلاح عملكرد و كيفيت كلزا داشته اند، كه از ميان اين روش­ها مي­توان به روش هيبريداسيون و گزينش شجره­اي اشاره کرد [41، 90]. در روش­هاي اصلاحي جديد به جز دابل­هاپلوييدي که توانايي توليد گياه کاملاً خالص را دارد، بقيه روش­ها صرفاً براي ايجاد تنوع به کار مي­روند و قادر به توليد گياه کاملاً خالص ژنتيکي نيستند [97]. کلزا با اينکه گياهي خودگشن و جزئي دگرگشن است، روش­هاي اصلاحي گياهان خودگشن در آن به کار مي­رود، ضمن اينکه امروزه به جز ايجاد ارقام هيبريد ساير روش­هاي اصلاحي گياهان دگرگشن در کلزا متداول شده است. اصلاح­گران از جهش­زايي به طور موفقيت­آميزي در گياه کلزا جهت تغيير ساختار ژنتيکي وايجاد تنوع براي صفاتي مانند ارتفاع، تعداد غلاف در گياه، تعداد دانه در هر غلاف، وزن هزار دانه، عملکرد دانه، محتوي روغن و مقاومت به بيماري­ها استفاده نموده و لاين­هاي جهش­يافته با صفات اقتصادي مطلوب ايجاد کرده­اند [101]. از جمله روش­هاي اصلاحي به کار گرفته شده در کلزا مي­توان به 1)توليد ارقام خالص و يا آزاد گرده افشان 2) توليد ارقام هيبريد 3) دابل­هاپلوييدي و 4) جهش اشاره کرد.

2-14-جهش

پايداري ساختارهاي ژنتيکي موجودات، هيچ­گاه کامل نيست و اين ساختارها ممکن است تحت شرايط فيزيکي يا شيمياي خاص تغيير يابند [53]. تنوع ژنتيکي موجودات کنوني در نتبجه جهش­هاي بيشماري است که در ريخته ارثي آنان رخ داده است. بسياري از اين جهش­ها هزاران و يا حتي ميليون­ها سال پيش رخ داده است. به چنين جهش­هايي که بصورت طبيعي در موجودات رخ مي­دهد، جهش­هاي خودبخودي گويند در حالي که جهش­هايي که توسط بشر و توسط مواد جهش­زا ايجاد مي­شود، جهش­هاي القايي نام دارند [6]. مهم­ترين تفاوت جهش­هاي خودبخودي با جهش­هاي القايي، تفاوت در فراواني وقوع آن­ها است. بدين ترتيب که فراواني جهش­هاي خودبخودي در طبيعت بسيار کمتر است. برخي از گياهان به طور عمده بوسيله جهش تکامل يافته­اند و برخي جهش به همراه دورگ­گيري باعث تکامل آن­ها شده است. موتاسيون يا جهش به صورت تغيير ناگهاني در ماده ارثي يک سلول تعريف مي­شود. براي اينکه يک جهش قابل شناسايي باشد، بايد موجب تغيير در فنوتيپ گياه گردد. در حال حاضر از جهش به عنوان يک روش اصلاحي در گياهان استفاده مي­شود [39، 45].

ازبرنامه هاي اصلاحي جهش در ايجاد صفاتي نظير مقاومت به ورس، مقاومت به آفات وامراض، ايجاد زودرسي وتغيير در برخي از خصوصيات دانه از قبيل اندازه، رنگ، درصد پروتئين و روغن، تغيير در اندازه ميوه و بالاخره افزايش عملکرد استفاده شده است [100، 106]. به عنوان مثال در جو براي افزايش اسيد آمينه لايسين از اين روش استفاده نموده­اند، بنحوي­که از واريته­اي به نام بومي واريته ديگري به نام بومي-1508 ايجاد نمودند. اين رقم جديد حدودا 40 درصد ليزين بيشتري نسبت به واريته قبلي داشته است [5]. استفاده از جهش در اصلاح گياهان بويژه در غلات توسعه بيشتري داشته است و در اين ارتباط بيشترين تعداد رقم جهش يافته به گياه برنج تعلق دارد [39]. براساس آمار بانک اطلاعاتي ارقام موتانت، 3088 رقم موتانت متعلق به 1700 گياه زراعي تاکنون به ثبت رسيده است [88]. رقم­هاي موتانت در گياهان دانه روغني يکساله شامل سويا، کنجد، کلزا، آفتاب­گردان و بزرک آزاد شده­اند [23]. براي ايجاد جهش در آزمايش­هاي به­نژادي به­طور معمول بذر مورد تيمار قرار مي­گيرد. مواد جهش­زا به دو گروه شيميايي و فيزيکي تقسيم مي­شوند [96].

2-14-1- جهش­زاهاي شيميايي

موتاژن­هاي شيميايي موادي هستند که برخلاف اشعه­ها موجب ايجاد جهش­هاي نقطه­اي مي­گردند يعني روي تک نوکلئوتيدها اثر دارند [35، 39]. از معروف­ترين جهش­زاهاي شيميايي مي­توان از موارد زير نام برد:

-آنالوگ­هاي بازي: از معروفترين آنالوگ­هاي بازي مي توان از 5-برومو­دزکسي­اوريدين (5-BU)  نام برد. اين ماده باعث جايگزيني بازهاي پورين با پيريميدين مي­شود. از ديگر آنالوگ­هاي بازي مي توان به اسيد نيتروس(HNO2)، برومواوراسيل، ماليک­هيدرازيد(MH) و سديم­آزايد (NaN3) نام برد [38]. هر يک از اين مواد شيميايي با گذشت زمان بدليل احتمال ثابت ايجاد خطاي جفت شدگي بازي، موجب جهش مي­شوند. پس از ايجاد جهش نيز يک دوره همانند­سازي ديگر لازم است تا جهش ثابت شودو هر دو رشته DNA حاوي اطلاعات جهش شوند [48].

-مواد آلکيلات­کننده: اين گروه از مواد توليد گروه­ها­ي آلکيلي مي­کنند که به گروه­هاي فسفات و بازهاي پورين و پيريميدين متصل شده و موجب آلکيل­گذاري DNA مي­شوند. اين مواد باز گوانين را نسبت به بازهاي آدنين و سيتوزين بيشتر آلکيله مي­کند. نقاط اصلي مورد هجوم مواد آلکيل­گذار در زنجيره (DNA) اتم­هاي اکسيژن و نيتروژن مي­باشند. آلکيل­ها گروهي از هيدروکربن­هاي خطي با فرمول کلي CnH2n+1  هستند که با حذف يک اتم هيدروژن از آلکان­ها (CnH2n+2 ) بدست مي­آيند. الحاق هر يک از گروه هاي آلکيل به بازهاي آلي و حلقوي DNA را آلکيل­گذاري گويند [39]. از معروف­ترين مواد آلکيلات­کننده مي­توان به اتيل­متيل­سولفانات (EMS)، اتيل­اتان­سولفانات (EES)، متيل­متان­سولفانات (MMS)، دي­اتيل­سولفات (DES)، اشاره نمود. به عنوان مثال اتيل­متيل­سولفانات (EMS) مي­تواند باعث تبديل گوانين به7-Ethyl Guanine شود که اين ماده مي­تواند با تيمين جفت گردد [45].

-آکريدين­ها: از معروف­ترين آکريدين­ها مي­توان از پروفلاوين و آکريدين نارنجي نام برد. آکريدين­ها موجب اضافه يا کم شدن يک يا چند جفت باز در رشته نوکلئوتيد مي­گردند و بدين ترتيب موجب جهش­هايي از نوع تغيير در چارچوب مي­گردند [121]. که جزء خطرناک­ترين جهش­ها مي­باشند و موجب تغيير اساسي در توالي اسيدهاي آمينه حاصل از کد­هاي ژنتيکي مي­شوند. مواد جهش­زا را مي­توان بر روي تمامي اندام­ها اثر داد اما مناسب­ترين اندام بدين منظور بذر است. از مزاياي اين کار اين است که تيمار دادن بذر با مواد شيميايي راحت­تر است و نگه­داري و انتقال بذر تيمار شده به مناطق دور­دست امکان­پذير است. برخي از مواد جهش­زا قادر به ايجاد جهش­هايي در گياه هستند که منجر به بيش از صد درصد تغيير در ريخت ارثي موجود مي­شود. به چنين موادي اصطلاحا سوپر جهش­زا گفته مي­شود. از جهش­زاهاي شيميايي بر روي قلمه­ها و جوانه­ها نيز استفاده مي­شود [5، 71].

2-14-2-جهش­زاهاي فيزيکي

موتاژن­هاي فيزيکي را اشعه­ها تشکيل مي­دهند. اصلاح­گران غالبا از اشعه x، اشعه γ (گاما)، اشعه α (آلفا)، اشعه β (بتا)، اشعه ماوراي­بنفش و اشعه نوترون به عنوان موتاژن استفاده مي­کنند [116]. تاريخچه استفاده از اشعه­ها مربوط به سال 1927 و کشف اشعه x مي شود که اولين بار دانشمندي به نام مولر از اين اشعه بر روي مگس سرکه استفاده نمود و جهش­هايي را ايجاد کرد [93]. تمامي اشعه­هاي ذکر شده به جز اشعه ماوراي­بنفش، يونيزه کننده هستند و موجب ايجاد تغييرات وسيع در موجود مي­شوند. اشعه UV قدرت نفوذ کمتري داشته و به طور معمول کاربرد کمتري دارد. از اين اشعه جهت ايجاد جهش در دانه گرده استفاده مي­شود. براي ايجاد جهش در ارگان­هاي داخلي از اشعه­هاي قوي­تر استفاده مي­شود [101]. اشعه گاما يک پرتو الکترومغناطيسي با طول موج بسيار کوتاه و انرژي بالاست. توانايي نفوذ اين اشعه بسيار بيشتر از اشعه بتا و آلفاست. اشعه گاما هنگام عبور از مواد با اتم­هاي آن­ها برخورد مي­کند و باعث جدا شدن الکترون­ها از اتم­ها و توليد يون مي­شود [96]. در ميان عوامل جهش­زا، پرتو­هاي يونيزه کننده مثل اشعه­گاما در ايجاد تنوع ژنتيکي در گياهان موفق بوده­اند [73]. براي ايجاد جهش در گياه کامل، بذرها، مريستم و دانه گرده مي­توان از اشعه گاما استفاده کرد [100].

2-14-3- نسل­هاي جهش       

نسل­هاي حاصل از دورگ­گيري با F1، F2، ….و Fn نشان داده مي­شوند. جهت تمايز بين نسل­هاي حاصل از جهش با نسل­هاي حاصل از دورگ­گيري، نسل هاي جهش را با M1، M2، M3، …وMn نشان داده مي­شود. نسل M1 گياهان حاصل از بذور تيمار شده با موتاژن است [5].

2-14-4-موارد استفاده از به­نژادي جهشي

به­نژادي جهشي روشي است که طي آن از طريق جهش و ايجاد تنوع جديد در جمعيت، اقدام به اصلاح جمعيت­ها و توليد ارقام جديد مي­نمايند. در به­نژادي جهشي، اغلب ناهنجاري­ها در نسل اول موتاسيون يا M1 رخ مي­دهد. در اين نسل درصد بالايي از گياهان عقيم مي­باشند و در نتيجه به علت عقيم بودن گل و باز بودن بيش از اندازه گل، درصد بالايي از دگرگشني ممکن است رخ دهد [6]. بيشترين نتيجه­گيري در به­نژادي جهشي حالتي است که بهترين شرايط براي نسل اول موتاسيون ايجاد گردد تا ميزان بذر کافي براي نسل دوم موتاسيون (M2) وجود داشته باشد. چون اغلب موتاسيون­ها، نهفته هستند و در نسل دوم بروز مي­يابند [5]. بذوري که تحت پرتوتابي يا تحت تاثير مواد شيميايي موتاژن قرار مي­گيرند، به­منظور ارزيابي­هاي دقيق بايد در رديف­هاي کوچک و با فاصله از يکديگر کشت شوند. گياهاني را که از بذور پرتو­تابي شده حاصل مي شوند گياهان M و زاده هاي حاصل از آن ها را گياهان M2 گويند. هنگامي که از جهش­زاها براي به­نژادي جهشي استفاده مي­گردد، بايد توجه داشت جهش حاصل غالب بوده است يا مغلوب، زيرا زمان بررسي اين دو نوع جهش با هم متفاوت است. اگر جهش غالب باشد در همان نسل M1 گياهان با صفت جهشيافته مشاهده مي­شوند و اين گياهان چون هم مي­توانند به فرم خالص و هم مي­توانند به فرم ناخالص وجود داشته باشند، بنابراين فرم هاي جهش يافته ناخالص در نسل M2 تفرق پيدا مي­کنند، در حاليکه اگر جهش مغلوب باشد تنها در نسل M2 به بعد مشاهده مي­شود و در نسل M1 به صورت مخفي باقي مي­ماند. ضمن اينکه جهش­هاي مغلوب به فرم هموزيگوت هستند و بنابراين در نسل M2 تفرق نشان نمي­دهند [6]. بطور کلي به­نژادي با جهش داراي کاربرد­هاي عمده زير مي­باشد [5].

1-)گسترش پايه ژنتيکي از طريق افزايش تنوع ژنتيکي از طريق ايجاد آلل­هاي جديد با جهش

2-) شناسايي و گزينش لاين موتانت حاوي صفت مورد نظر

3-) ايجاد ارقام جديد با استفاده از لاين­هاي موتانت به عنوان والد در انجام تلاقي­ها

4-) انتقال ژن يا قطعه­اي از کروموزوم­هاي بيگانه به رقم مورد نظر در تلاقي­هاي بين­گونه­اي و بين جنسي از طريق ايجاد شکستگي­هاي کروموزومي با جهش

5-) شکستن پيوستگي يا لينکاژ بين ژن­هاي پيوسته و افزايش فراواني نوترکيبي جهت استفاده از ژن­هاي مورد نظر

6-) حل مشکل خودناسازگاري و ايجاد پايه­هاي نر عقيم و بازگرداننده باروري جهت توليد بذر هيبريد با ايجاد جهش در ژن­هاي مربوطه

7-) کاهش طول دوره اصلاحي بويژه در گياهان با تکثير غيرجنسي

😎 جهش­زايي در کشت سلول و بافت به منظور بهره­برداري از تنوع سوماکلوني و گامتوکلوني

9-) اصلاح صفات کمي و کيفي نظير عملکرد، مقاومت به آفات و امراض، کاهش ارتفاع و بهبود پروتئين

در کلزا استفاده از جهش در کنار اصلاح کلاسيک، جهت ايجاد تنوع ژنتيکي مورد نياز در صفات کمي و کيفي و اصلاح صفات وابسته به عملکرد و ارتقاي سطح کيفي روغن توسط اصلاح­گران در دهه­هاي اخير چشم­گير بوده و منجر به ايجاد انواع جديد ارقام روغني با بهبود کمي و کيفي و افزايش عملکرد گرديده است. از مهم­ترين روش­هاي به کار برده شده براي ايجاد تنوع ژنتيکي، جهش­زايي از طريق پرتو گاما مي­باشد [31، 38، 73]. اصلاح­گران از جهش زايي به طور موفقيت­آميزي در کلزا جهت تغيير در ساختار ژنتيکي و صفاتي مانند ارتفاع، تعداد غلاف درگياه، تعداد بذر در هر غلاف، وزن هزار دانه، محتوي روغن و مقاومت به بيماري­ها استفاده نموده و جهش يافته­هايي با صفات اقتصادي مطلوب ايجاد کرده اند [151، 161].