کاربرد روش PCR-DGGE در مطالعه‌ی اثر فعالیت‌های زراعی بر جوامع میکروبی خاک

Abstract

کشاورزی فشرده سبب کاهش حاصلخیزی خاک شده و اثرهای زیان‌باری بر سلامت انسان و محیط‌زیست داشته است؛ بنابراین، استفاده از شیوه‌های کشاورزی کم‌نهاده و سازگار با محیط‌زیست نظیر کشاورزی پایدار برای رسیدن به پایداری لازم جهت تأمین مواد غذایی، ضروری است. از راهبردهای مهم کشاورزی پایدار، حفظ و تقویت جوامع میکروبی مفید موجود در خاک است. این موجودات با فعالیت‌های گوناگون خود (نظیر تجزیه بقایا، معدنی نمودن و تثبیت مواد غذایی برای رشد گیاه، تولید هورمون‌های گیاهی، تجزیه آلاینده‌ها، تقویت رشد گیاه و مهار زیستی بیمارگرهای گیاهی)، نقش‌های بسیار مهمی در عملکرد و پایداری بوم‌نظام‌های خشکی‏زی ایفا می‌کنند. شناخت عوامل مؤثر بر این جوامع، به‌ویژه شیوه‌های مختلف مدیریت زمین‌های کشاورزی، کمک می‌کند تا آن‌ها را به سمت بهبود حاصلخیزی خاک، رشد و سلامت مطلوب گیاه و افزایش بهره‌وری و ثبات بوم‌نظام‌های کشاورزی مدیریت نماییم. برای انتخاب مناسب‌ترین روش‌های کشاورزی که موجب حفظِ تنوع و تقویت جوامع میکروبی مفید خاک می‌شوند و نیز اجتناب از اقداماتی که نابودی و کاهش تنوع میکروارگانیسم‌های آن را به دنبال دارند، به روش‌هایی سریع، قابل‌اعتماد، حساس و اختصاصی نیاز است که اطلاعات جامعی در مورد اثر فعالیت‌های زراعی مختلف بر ساختار و تنوع این جوامع از جمله بخش غیر قابل‌کِشت آن ارائه نمایند. در میان تکنیک‌های مولکولی، روش‌های بر پایه واکنش زنجیره‌ای پلیمراز به‌طور گسترده برای بررسی تنوع و ساختار میکروارگانیسم‌های خاک مورد استفاده قرار گرفته‌اند و polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE)، یکی از شناخته‌شده‌ترین و پرکاربردترین این روش‌ها به شمار می‌آید. بیش از دو دهه است که روش PCR-DGGE، با موفقیت برای بررسی اثر عملیات زراعی مختلف بر تنوع و ساختار میکروارگانیسم‌های موجود در خاک‌های مختلف یا در یک خاک تحت مدیریت‌های زراعی مختلف به‌کار رفته است. با وجود در دسترس بودن نسل جدید فن‌آوری‌های توالی‌یابی دارای توان بالا در مطالعه جوامع میکروبی خاک، روش PCR-DGGE به دلیل مزیت‌های مختلف و نیاز به زحمت، هزینه و زمان کمتر و ارائه فوری مؤلفه‌ها به دو صورت کیفی و نیمه‌کمی، هم‌چنان روشی مهم برای بررسی تأثیر اقدامات و مدیریت‌های مختلف کشاورزی بر جوامع میکروبی به شمار می‌آید. با کمک یافته‌های حاصل از این تکنیک می‌توان بهترین روش‌های مدیریتی را در کشاورزی انتخاب کرد و راه را برای تحقق کشاورزی پایدار و امنیت تأمین مواد غذایی هموار نمود. در این نوشته به برخی منابع و پژوهش‌هایی که در آن‌ها از قابلیت PCR-DGGE جهت بررسی تأثیر مدیریت‌های کشاورزی و فعالیت‌های زراعی گوناگون بر ترکیب و تنوع جوامع میکروبی خاک استفاده شده و نیز بخشی از نتایج حاصل از آن‌ها اشاره گردیده است. همچنین ویژگی‌ها، مزیت‌ها، محدودیت‌ها و اصول انجام این روش ذکر شده‌اند.

Keywords

• کشاورزی پایدار
• میکروارگانیسم‌ها
• ساختار جامعه
• تنوع
• بوم‌نظام