گیاهان نیز مانند انسانها برای رشد و نمو به ومواد غذایی نیاز دارند . فتوسنتز تامین کننده کربوهیدرات است و به علاوه لازم است عناصر معدنی خاصی از محیط ریشه جذب گیاه شود . جذب عناصر توسط ریشه گیاهان به صورت اختصاصی نیست , به این معنی که وود عناصر در گیاه دلیل بر ضروری بودن آن برای رشد و نمو نیست . گیاه قادر به تشخیص مواد جذب شده از خاک نیست , چون اگر چنین بود علف کش ها را جذب نمی کرد . شرایط ضروری بودن عناصر این است که فقدان عنصر , رشد زایشی و رویشی را با مشکل مواجه کند . با به کار بردن عنصر علایم کمبود بر طرف شود و عنصر مستقیما در تغذیه گیاه نه در فعالیت های شیمیایی یا میکروبیولوژی خاک یا محیط کشت موثر باشد . برخی از حشره کش ها که به خاک اضافه می شود از طریق سیستم آوندی به تمام قسمت های گیاه منتقل و در اثر تغذیه حشره از شیره گیاه منجر به مرگ آن می شود .
90 در صد وزن گیاه را آب و 90 در صد وزن ماده خشک را کربن , هیدروژن و اکسیژن تشکیل می دهد و 10 درصد باقی مانده را 14 عنصر ضروری تشکیل می دهد . این عناصر شامل عناصر پر مصرف و کم مصرف و کلر و سدیم می باشد .
عناصر پر مصرف : نیتروژن , فسفر , پتاسیم , کلسیم ,منیزیم , گوگرد .
عناصر کم مصرف : آهن , بر , منگنز , مس , روی , مولیبدن , کلر .
توزیع مواد معدنی در گیاه : اگر برگ در دمای 500 درجه سانتی گراد به مدت 4 سات قرار داده شود مشخص می شود که 95 - 90 درصد برگ را آب تشکیل داده است و دارای 10 – 5 درصد ماده خشک می باشد و 25 - 1 درصد ماده خشک را مواد معدنی تشکیل می دهد . میزان مواد معدنی بستگی به نوع اندام یا بافت و سن آن دارد . میزان مواد معدنی در بذر بیشتر از میوه و در ریشه کوچک , بیشتر از ریشه بزرگ می باشد. دی اکسید کربن خاک در ترکیب با آب تشکیل اسید کربنیک می دهد که باعث شکستن مواد آلی خاک , ذرات خاک . کود ها می شود و باعث آزاد شدن یون ها و جذب آن ها توسط ریشه می گردد.
ظرفیت تبادل کاتیونی : ظرفیت تبادل کاتیونی به میزان بار منفی ذرات خاک مربوط می شود . بر حسب واحد اکی والان بر 100 سانتی متر مکعب بیان می شود . چون غلظت اکثر عناصر غذایی در داخل ریشه بیشتر از محیط رشد است . برای جذب مقادیر اضافی نیاز به انرژی است که از طریق شکستن قند حاصل می گردد . میزان تبادل کاتیونی رس بیشتر از مواد آلی است .
شاخص شوری : اصولا کودها حاوی نمک هستند و وقتی به خاک اضافه می شود میزان نمک خاک را افزایش می دهند. انتخاب کود مناسب کمک می کند تا غلظت نمک خاک در حد پایین حفظ شود . منظوراز شاخص شوری اثری است که کود های مختلف روی میزان شوری خاک دارند. شاخص شوری نتیترات سدیم را 100 در نظر می گیرند و شاخص شوری سایر کودها را بر اساس آن رتبه بندی می کنند .
صدمه شوری به گیاهان: میزان غلضت املاح موجود در خاک و سلول های ریشه تعیین کننده انتقال مواد از محلول به داخل گیاه است و جریان آب به طرف غلظت بیشتر املاح بوده که معمولا میزان آن در محیط خاک بیشتر از سلول های ریشه بوده و از این جهت جریان مواد از محیط ریشه به داخل سلول های گیاه است .
معمولا صدمه شوری اسمزی است . در اثر افزایش غلظت نمک در محیط ریشه آب از سلول های ریشه به محیط ریشه کشیده می شود در نتیجه محتوایی سلول به خارج ازآن کشیده می شود و گیاه دچار پلاسمولیز می شود . وقتی که پلاسمولیز در تعداد زیادی از سلول های گیاه روی می دهد خشکی فیزیولوژی اتفاق می افتد و سلولهای ریشه دچار کم آبی شدید می شود .
روشهای کاهش نمک بستر محیط ریشه : برای کاهش میزان شوری خاک باید کود های شیمیایی را به مقدار مناسب مصرف کرد . اگر غلظت نمک به حدی برسد که باعث کاهش رشد شود , باید خاک را شستشو داد تا نمک اضافی از خاک خارج شود . میزان آب مورد نیاز 203.8 – 122.8 لیتر آب در هر متر مربع بستر می باشد و پس از 30 دقیقه دومین آبیاری باید انجام شود تا نمک ها از خاک خارج شود . اگر میزان نمک خاک خیلی زیاد باشد سومین و چهارمین آبیاری نیز مورد نیاز می باشد . زهکشی مناسب خاک باعث خروج نمک ها می شود .
به طور کلی میزان نمک های قابل حل در خاک می تواند توسط آبیاری کافی و استفاده از محیط کشت با زه کشی مناسب کنترل کرد .
کاربرد بیوتکنولوژی در باغبانی
با افزایش جمعیت در دنیا، نیاز به افزایش تولید میوه و سبزى نیز به همان نسبت وجود دارد. چگونه مى توان این نسبت را متوازن نمود و تولیدات باغبانى را با افزایش جمعیت، افزایش داد؟ تکنیک هاى سنتى به نژادى گیاهان، پیشرفت هاى قابل توجهى را در اصلاح ارقام با پتانسیل بالا به وجود آورده اند ولى این تکنیک ها قادر نیستند میزان تولید میوه ها و سبزى ها را نسبت به افزایش تقاضا براى این محصولات در کشورهاى در حال توسعه بالا ببرند.
لذا یک نیاز فورى به استفاده از بیوتکنولوژى براى سرعت دادن به توسعه برنامه هاى اجرایى احساس مى شود. ابزارهاى بیوتکنولوژى در تمام برنامه هاى به نژادى محصولات باغبانى با اصلاح ارقام جدید گیاهى، مهیا نمودن مواد مناسب کشت، حشره کش هاى انتخابى موثرتر و کودهایى با کارایى بالاتر، مورد استفاده و نیاز هستند. اکثر میوه ها و سبزى هاى موجود در بازار کشورهاى توسعه یافته، به صورت ژنتیکى دستکارى شده اند. بیوتکنولوژى مدرن، طیف وسیعى از موجودات زنده یا مواد حاصل از میکروارگانیسم ها را در ساختن یا تغییر یک فرآورده جهت اصلاح گیاهان یا حیوانات و یا اصلاح میکروارگانیسم هایى براى کاربردهاى خاص در بر گرفته و مورد استفاده قرار مى دهد. بیوتکنولوژى یک جنبه جدیدى از بیولوژى و علوم کشاورزى است که ابزار و راهکارهاى جدیدى را بر حل مشکلات متفرقه تولید غذا در دنیا مهیا مى سازد. عمده ترین کاربردهاى بیوتکنولوژى جهت اصلاح و بهبود محصولات باغبانى عبارتند از:۱- کشت بافت. ۲- مهندسى ژنتیک. ۳- شناساگرهاى مولکولى. ۴- مارکرهاى مولکولى. ۵- تولید و توسعه میکروب هاى مفید
• کشت بافت یکى از کاربردهاى وسیع بیوتکنولوژى در زمینه کشت بافت، به ویژه ریز ازدیادى است. این تکنیک یکى از مهمترین تکنیک هاى مورد استفاده براى ازدیاد غیرجنسى سریع گیاهان در درون شیشه (In vitro) به حساب مى آید. تکنیک کشت بافت از نظر زمان و فضاى مورد استفاده براى تولید انبوهى از گیاهان عارى از بیمارى بسیار مقرون به صرفه است. همچنین انتقال منابع با ارزش گیاهى (ژرم پلاسم) از نواحى بومى گیاهان به اقصى نقاط دنیا با کشت بافت میسر و تسهیل شده است. این در حالى است که روش سنتى قادر به پاسخگویى و تامین مواد گیاهى مورد نیاز جهت تقاضاهاى موجود نیست. تولید گیاهان عارى از ویروس با تکنیک کشت مریستم (نقاط رشدى در نوک ساقه و ریشه گیاهان) در اکثر محصولات باغبانى امکان پذیر شده است. تکنیک نجات جنین (رویان) یکى دیگر از کاربردهاى کشت بافت است که به نژادگران گیاهى را ساخته است تا از سقط جنین هاى گیاهى در اثر عوامل مختلف پیشگیرى نمایند. کشت جنین هاى نجات یافته در مراحل مناسب نمو، مى تواند مشکل ناسازگارى پس از تشکیل تخم را حل نماید. این تکنیک در گونه هاى باغبانى مشکل دار بسیار موثر بوده است. اکثر گونه هاى بقولات مناطق خشک به طور موفقیت آمیزى از طریق کشت لپه ها، محور زیرلپه اى (هیپوکوتیل)، برگ، تخمدان، پروتوپلاست، دمبرگ، ریشه، بساک و... باززایى مى شوند. تولید گیاهان هاپلوئید (n _ کروموزومى) از طریق کشت گرده یا بساک یکى از کاربردهاى مهم کشت بافت در به نژادى گیاهان است. این تکنیک بسیار سریع بوده و از نظر اقتصادى غیرمقرون به صرفه است. هموزیگوتى کامل نتایج به گزینش فنوتیپ ها براساس خصوصیات کمى و کیفى توارث یافته کمک مى کند و باعث تسهیل در به نژادى، ایزولاسیون موفق، کشت و ترکیب پروتوپلاست هاى گیاهى مى شود و در انتقال نر عقیمى سیتوپلاسمى جهت دستیابى به گیاهان هیبریدقوى، از طریق ترکیب میتوکندریایى بسیار مفید و موثر است و کارایى زیادى در انتقال ژنتیکى در گیاهان دارد. حفاظت درون شیشه اى ژرم پلاسم ها در محیط هاى کشت آماده و روش هاى جایگزین جهت غلبه بر مشکلات مدیریتى منابع ژنتیکى در محصولاتى که به طور غیرجنسى تکثیر مى شوند و گیاهانى که هتروزیگوتى بالایى دارند و ذخیره بذر مناسبى ندارند، از اهمیت زیادى برخوردار شده است. در برخى از محصولات خاص، حفاظت درون شیشه اى، راحت و بسیار موثر است. این تکنیک ها به طور موفقیت آمیزى در مورد محصولات باغبانى به کار گرفته شده و در مراکز مختلف جمع آورى ژرم پلاسم، شناخته شده هستند. ژرم پلاسم درون شیشه اى همچنین تبادل مواد گیاهى عارى از آفت و بیمارى را تضمین نموده و به قرنطینه بهتر آنها کمک مى کند.به نژادگران گیاهى به طور ممتد در حال تحقیق بر روى تغییرات ژنتیکى جدیدى هستند که کارآیى بالایى در اصلاح ارقام جدید دارند. برخى از گیاهان باززایى شدند. از طریق کشت بافت، اغلب تنوع فنوتیپى غیرمعمول و جدیدى را نسبت به فنوتیپ گیاه اصلى و مادرى از خود نشان مى دهند. چنین تنوعى را، تغییرات سوماکلونال (Somaclonal) مى نامند که مى تواند قابل توارث و تثبیت باشد و در نسل بعدى دیده شود. همچنین، تغییرات ممکن است اپى ژنتیکى باشند و در تولید مثل جنسى (ازدیاد جنسى) دیده نشوند. تغییرات قابل توارث براى به نژادگرهاى گیاهى بسیار مفید هستند.