سیاست و خط مشی مؤسسه در ایجاد بانک فراسرد گونه‌های گیاهی بومی ایران
اصل یکصد و بیست و سوم قانون اساسی جمهوری اسلامی ایران «قانون حفاظت و بهره برداری از منابع ژنتیکی کشور» است. جهت اجرا به وزارت جهاد کشاورزی ابلاغ گردیده است. مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور اولین ارگان ایرانی است که به‌صورت گسترده و عمیق در زمینه امکان نگهداری ژرم پلاسم گیاهی در شرایط فراسرد فعالیت دارد. این مؤسسه تنها مؤسسه‌ای است که پیشرو در زمینه کرایوبیولوژی و تکنولوژی ذخیره‌سازی گیاهان منابع طبیعی در شرایط فراسرد می‌باشد. تکنولوژی ذخیره ژرم پلاسم گیاهی در دمای فراسرد و دمای C˚۱۹۶- (Cryopreservation)، اولین بار در دهه ۱۹۷۰ شروع و در دهه ۱۹۸۰ توسعه یافت. این روش در اواخر قرن گذشته وارد فاز عملی گردید.
تحقیقات زیست فناوری منابع طبیعی در مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور از سال ۱۳۸۲ در قالب ۲طرح ۱۲پروژه در زمینه نگهدای بذر، جوانه و سلول گونه‌های جنگلی، مرتعی و بیابانی آغاز گردید.
تاکنون تعداد زیادی پایان‌نامه تحصیلات تکمیلی و تعداد قابل توجهی مقالات داخلی و خارجی منتشر نموده است. تعداد زیادی از گونه‌های جنگلی مرتعی و بیابانی در کوتاه مدت و میان مدت مورد آزمایشات فراسرد قرار گرفته و نتایج بسیار ارزشمند با ارزش جهانی به‌دست آورده است.
از طریق اجرای این طرح‌ها دانش حفظ و نگهداری ژرم پلاسم گیاهی گونه‌های منابع طبیعی در شرایط فراسرد بومی سازی گردید. “بهبود و استفاده از تکنیک‌های پیشرفته تکنولوژی برای حفظ منابع گیاهان منابع طبیعی بومی سازی شد.
حفاظت دراز مدت از طریق حفاظت در شرایط فراسرد” از اهداف اقدامات انجام شده است. کاربرد روش‌های فراسرد باعث کاهش هزینه‌های گزاف نگهداری، بازکشت و تجدید حیات بذور می‌گردد. به‌منظور دستیابی به این هدف، “کار گروه فراسرد” در گروه مستقل تحقیقات زیست فناوری منابع طبیعی شکل گرفت. در گام دوم با شروع به حفظ ذخایر ژنتیکی گونه‌های درختی و درختچه‌ای جنگلی اقدام به تاسیس بانک فراسرد گونه‌های گیاهی بومی ایران گردید.
اهمیت بانک فراسرد گونه‌های گیاهی بومی ایران
از تعداد ۸۰۰۰ گونه گیاهی موجود در کشور، حدود ۲۰% در معرض خطر یا در معرض انقراض قرار دارند. در چند دهه اخیر رشد بی‌رویه جمعیت و فشارهای فزاینده بر منابع طبیعی باعث گردیده که تعداد زیادی از گونه‌های ارزشمند عرصه‌های طبیعی در معرض نابودی قرار گیرند.
اکوسیستم‌های طبیعی در اثر بهره‌برداری‌های بی‌رویه، مداخلات مخرب انسانی، تغییر اقلیم ، فرسایش شدید خاک، آتش سوزی، شیوع آفات و بیماری‌ها، آلودگی‌های زیست محیطی و غیره باعث تخریب رویشگاه‌ها و تشدید انقراض ذخائر توارثی، به‌ویژه دخائر توارثی عرصه‌های منابع طبیعی گردیده است.
از اواخر قرن گذشته، با توجه به اهمیت حفظ ذخائر ژنتیکی و هم چنین حفظ تنوع زیستی، تلاش‌های جدی در سطح جامعه جهانی جهت جلوگیری از نابودی گونه‌ها و صدمه به تنوع زیستی صورت گرفته است. سازمان‌های جهانی مانند، (GEF) Global Environmental Facility، Convention on Biodiversity (CBD)، United Nations Environmental Program (UNEP) و … تلاش‌های زیادی برای حفظ ذخائر توارثی و تنوع زیستی و همچنین جلوگیری از خطرات زیست محیطی به‌عمل آورده‌اند و با برگزاری نشست‌ها و تصویب کنوانسیون‌های جهانی درصدد ملزم ساختن دولت‌ها و جامعه جهانی برای حفظ ذخائر توارثی و تنوع زیستی می‌باشند.
در اواسط قرن گذشته به‌منظور حفاظت از منابع ژنتیکی گیاهی با کمک سازمان‌هایی مانند FAO، اقدام به ایجاد بانک ژن‌های (Gene Banks یا بانک بذر) گیاهان زراعی در بسیاری از کشورهای در حال توسعه گردیده است. هدف اصلی از ایجاد این نوع بانک ژن‌ها جمع‌آوری و نگهداری مواد ژنتیکی به‌منظور دسترسی پژوهشگران و فعالین سایر بخش‌ها و مراکز به اکسشن‌های گونه‌های ذخیره شده در بانک‌های ژن است. با اینکه این اقدام بسیار ارزشمندی بود لیکن فعالیت و حیطه‌کاری اغلب کلکسیون‌های بذر و بانک‌های ژن در زمینه محصولات زراعی و باغبانی است. متاسفانه گونه‌های منابع طبیعی در بسیاری از موارد مورد توجه قرار نگرفته‌اند. عدم توجه به مسایل زیست محیطی و نگرش اقتصاد محور بر حفظ ذخایر توارثی گیاهی، عواقب فاجعه‌باری از قبیل روند شتابان در انقراض گونه‌ها و فرسایش شدید ژنتیکی در زیر بخش منابع طبیعی را در جهان و از جمله ایران به‌همراه داشته است. این نگرش اقتصادی باعث گردید تقریبا کلیه امکانات در جهت حفظ و نگهداری از گونه‌های زراعی، باغی و گونه‌های صنعتی و توده‌ها و جمعیت‌های آنها هدایت شود و مباحث منابع طبیعی مغفول واقع شود. متاسفانه نتیجه این برخورد یکسویه موجب وارد آمدن بزرگترین ضربه و آسیب بر گونه‌های منابع طبیعی گردید که حاصل آن انقراض گسترده گونه‌ها، فرسایش ژنتیکی و کاهش جبران‌ناپذیر تنوع زیستی در جهان شده است.
بانک‌های ژن گیاهی امکان نگهداری بذر گیاهان را در شرایط مناسب برای میان مدت و همچنین نگهداری در دمای زیر صفر برای مدت‌های نسبتاً طولانی‌تر فراهم کرده است. در شرایط طبیعی ، بذرها پس از مدتی قوه‌نامیه خود را از دست می‌دهند از این رو برای جلوگیری از نابودی آنها باید بازکشت شوند نگهداری در دمای فراسرد امکان نگهداری طولانی مدت بذور و اندام‌های گیاهی را برای قرن‌ها و بلکه هزاران سال ممکن نموده است.
مشکلات فراروی نگهداری بذر گونه‌ها در شرایط متعارف (بانک‌های ژن عادی)
۱- عمر بذر تعدادی از گونه‌های گیاهی از جمله Camphorosma marsperiaca از خانواده Chenopodiacea و تعداد بسیاری از گونه‌های مربوط به جنس‌ها و خانواده‌های مختلف کمتر از یکسال است.
۲- بذر تعدادی از گونه‌ها از جمله بذور خانواده Salicaceae، به‌ویژه گونه‌های جنس بید (Salix) و گونه‌های جنس صنوبر (Populus) در شرایط متعارف بیش از چند ماه قابل نگهداری نیست. برای تهیه مجدد بذر این گونه‌ها حداقل بین ۱۰-۵ سال زمان برای بلوغ گونه و تولید بذر نیاز می‌باشد. مضافاً اینکه این گونه‌ها در شرایط متعارف از طریق کلن تکثیر می‌گردند و امکان نگهداری کلن در بانک ژن برای این گونه‌ها وجود ندارد.
۳- بذر تعداد قابل توجهی از گونه‌های بسیار مهم جنگلی و غیرجنگلی که از نوع Recalcitrant بوده مانند گونه‌های جنس بلوط (Quercus) به‌طور کلی نگهداری بذر این گروه از گیاهان در شرایط بانک ژن وجود ندارد.
۴- تعدادی از گونه‌ها ممکن است منحصراً به‌صورت کلن تکثیر گردند. در این صورت نیز نگهداری آنها در بانک ژن امکان‌پذیر نمی‌باشد.
۵- گونه‌های آبزی که عموما بذر آنها Recalcitrant می‌باشد، نگهداری بذر آنها امکان‌پذیر نبوده و در معرض خطر و انقراض می‌باشند.
۶- گونه‌های فاقد سیستم آوندی مانند جلبک‌های چند سلولی، نیز قابل نگهداری در شرایط متعارف نمی‌باشند.
۷- گونه‌های گیاهی پست خشکی‌زی که با اندام‌های جنسی (مانند هاگ) تکثیر می‌گردند نیز قابل نگهداری در شرایط متعارف نمی‌باشند. این گونه‌ها به‌شدت در معرض خطر انقراض قرار دارند.
۸- گونه‌های آبزی تک سلولی مانند جلبک‌های تک سلولی نیز قابل نگهداری در شرایط بانک ژن نمی‌باشند.
۹- نگهداری اندام‌های جنسی و رویشی گونه‌های ساپروفیت مانند قارچ‌های چندسلولی که در کشاورزی و منابع طبیعی اهمیت زیادی دارند نیز قابل نگهداری در شرایط متعارف نمی‌باشند.
۱۰- گلسنگ‌ها گروه دیگری از موجودات می‌باشند که تا کنون روشی برای حراست از آنها در محیط‌های بانک ژن تعریف نشده است.
نگهداری بلندمدت بذر، اندام‌های رویشی، سلول، مریستم و اندام‌های جنسی گیاهان در شرایط فراسرد (Cryopreservation)
دماهای فراسرد (Cryopreservation)، امکان نگهداری طولانی مدت بذور و اندام‌های گیاهی را امکان‌پذیر نموده است. طول زمان نگهداری نمونه‌های گیاهی در شرایط فراسرد غیر قابل تصور می‌باشد. زیرا بر اساس معادله ترمودینامیکی Avrami (1941)، که این معادله توسط Walters و همکاران (۲۰۰۴) بر روی بذر کاهو و با استفاده از دماهای مختلف شامل دامنه‌ای از دماهای بالای صفر و زیر صفر صورت گرفت، مدت زمان رسیدن جوانه‌زنی بذر کاهو به نیمه عمر (Half Life) در شرایط نیتروژن مایع (C˚۱۹۶-) ۳۴۰۰ سال محاسبه گردید.
در حال حاضر در دنیا تعدادی از اندام‌های رویشی و بافت‌های گیاهی گونه‌های مختلف گیاهی در بانک‌های فراسرد (CryoBank) ذخیره و این تعداد به سرعت در حال افزایش می‌باشد. نگهداری کلن‌های مربوط به جنس‌های مختلف گیاهی با بکارگیری تکنولوژی ذخیره در دمای فراسرد، باعث نگهداری امن و دسترسی آسان به ذخائر ژنتیکی که نقش حیاتی در امنیت غذایی دارند گردیده است. این تکنولوژی زمینه نگهداری و بهره‌برداری از تعداد زیادی ازگونه‌های عرصه‌های منابع طبیعی و زراعی را که از طریق کلن تکثیر می‌گردند را نیز فراهم آورده است.
هم‌اکنون رقابت بسیار شدید و تنگاتنگی در کشورهای پیشرفته دنیا برای استقرار کرایوبانک‌های ژرم‌پلاسم گیاهی (Plant Germplasm CryoBanks) مشاهده می‌شود و این بانک‌ها به سرعت در حال شکل‌گیری هستند. سرمایه‌گذاری‌های بسیار گسترده‌ای در زمینه ایجاد کرایوبانک‌ها و انتقال تکنولوژی از روش‌های متعارف به کرایوبانک‌ها صورت می‌گیرد. شایان ذکر است که شکل‌گیری این تکنولوژی حتی در کشورهای پیشرفته در آغازین راه خود می‌باشد. در صورتیکه در کشور ما به موقع حمایت‌ها و سرمایه‌گذاری‌های لازم صورت گیرد، ایران جزء اولین کشورهای دارای این تکنولوژی خواهد بود.
در نگهداری ژرم پلاسم در دمای فراسرد (Cryopreservation)، قسمت‌های مختلف گیاه (بذر، اندام‌های رویشی و زایشی، کالوس، سلول‌های تمایز نیافته، مریستم و دانه گرده) قابل نگهداری می‌باشند. امکان تکرار نمونه‌ها با حداقل هزینه و امکانات، در هر شرایط محیطی وجود دارد. در روش نگهداری فراسرد، امکان جمع‌آوری و ذخیره‌سازی گونه‌های گیاهی اقلیم‌های مختلف در یک مکان و شرایط واحد میسر می‌باشد.
