درسنامه آموزشی دانش فنی تخصصی کلاس دوازدهم امور زراعی

واحد یادگیری 1: کاربرد ژنتیک در تولید بذر

بر اساس اطلاعات سازمان خواروبار جهانی (FAO) جمعیت جهان به سرعت در حال افزایش است و وضعیت کشاورزی موجود نمی‌تواند جوابگوی نیازهای غذایی آیندگان باشد. کشفیات جدید علم وراثت و استفاده از تکنولوژی برای اصلاح نژاد گیاهان و جانوران، می‌تواند یکی از راه حل‌های مهم برای تأمین نیازهای غذایی آیندگان باشد.

علم وراثت یا ژنتیک، رشته‌ای از علوم زیستی است که چگونگی انتقال صفات را از والدین به فرزندان یا از نسلی به نسل دیگر را مورد بحث و بررسی قرار می‌دهد. بدون شک از زمانی که بشر قدرت تفکر پیدا کرده است، همیشه به دنبال کشف علت وجود تشابهات ظاهری بین والدین و فرزندان و یا خویشاوندان بوده است. در سال 1865 میلادی یک کشیش اتریشی به نام گرگور مندل موفق به کشف قوانینی گردید که بعدها پایه‌های علم وراثت را تشکیل داد. 

آزمایش‌ها و قوانین مندل

آزمایش اول مندل:

در متن زیر آزمایش تک عاملی یا منوهیبریدیسم (تلاقی با در نظرگرفتن یک صفت) را مورد بررسی قرار می‌دهیم. مندل گیاه نخود فرنگی دانه صاف را با نخود فرنگی دیگری که دانه چروکیده داشت تلاقی داد. او ابتدا پرچم گل نخود فرنگی چروکیده را با قیچی حذف (اخته) کرد و به عنوان پایه مادری از آن استفاده نمود.

سپس نخود فرنگی دانه صاف را به عنوان پایه پدری انتخاب و دانه گرده آنها را به وسیله یک میله نازک روی کلاله نخودفرنگی دانه چروکیده منتقل کرد.

دانه‌های به دست آمده از این تلاقی همگی صاف بودند. مندل صفت صافی دانه را که در نسل اول ظاهر شده بارز و صفت چروکیده را که مخفی مانده، نهفته نامید. (شکل 2)

او همه دانه‌های حاصل از نسل اول (F1) را کاشت و گیاهان حاصل از این دانه‌ها را مراقبت نمود تا گل و دانه (F2) تولید کنند. دانه‌های نسل دوم (F2) از لحاظ ظاهر (فنوتیپ) یکسان نبودند. او دانه‌های برداشت شده را شمارش کرد و متوجه شد که تعداد دانه‌های صاف سه برابر تعداد دانه‌های چروکیده است.

مندل در آزمایش بعدی جای نر و ماده را تغییر داد یعنی این بار دانه گرده نخودفرنگی دانه چروکیده را روی کلاله نخودفرنگی دانه صاف منتقل کرد. با کمال تعجب مشاهده کرد که نتیجه کار هیچ تفاوتی با آزمایش قبلی ندارد.

مندل نتیجه گرفت که، هر صفت ارثی را دو فاکتور به وجود می‌آورند که یکی متعلق به پدر و دیگری متعلق به مادر است. امروزه فاکتور ارثی را ژن می‌گویند.

ژن واحد اصلی وراثت است و در روی کروموزوم مکان خاصی را به خود اختصاص داده است.

در مقایسه دو موجود زنده با یکدیگر، همیشه صفات دو به دو مورد مطالعه قرار می‌گیرند (مانند صفات پاکوتاهی، پا بلندی- چروکیدگی و صاف و...). در تجارب مندل این قبیل صفات را اصطلاحاً متقابل می‌گویند.

اگر یک فرد خالص، از نظر یک صفت ارثی معیّن، ژن‌های مشابهی داشته باشد، این فرد را اصطلاحاً هموزیگوت می‌گویند مانند گل بنفش خال (AA) و گل سفید خالص (aa)در مثال زیر. (شکل 4)

موجود خالص از نظر یک صفت خاص همیشه سلول‌های جنسی مشابه تولید می‌کند. بنابراین اگر گل بنفش خالص (AA) مثال بالا را هر چند بار بکاریم فقط گل‌های همرنگ خودش تولید می‌کند. (همچنین گل سفید aa) همان‌طور که ملاحظه کردید، گل‌های بنفش حاصل از تلاقی (AA) با (aa) دارای ژنوتیپ (Aa) بود. این‌گونه موجود را ناخالص می‌گویند. چون از نظر یک صفت ارثی معیّن دارای ژن‌های متفاوتی است. فرد ناخالص از نظر ژنوتیپ را هتروزیگوت می‌گویند. (مانند گل‌های بنفش نسل اول آزمایش بالا (Aa)). به عبارت دیگر 50 درصد ژن این گل از یک نوع (A) و 50 درصد دیگر از نوع (a) می‌باشد.

ژنوتیپ فرمول ژنتیکی یک موجود را بیان می‌کند. ولی فنوتیپ تنها به قیافه ظاهری یک موجود زنده گفته می‌شود. )مانند نخود فرنگی دانه صاف یا دانه چروکیده، و یا نخود فرنگی گل سفید یا گل بنفش)

چنان که ملاحظه کردید هر صفت ارثی با دخالت دو ژن ظاهر می‌شود. یکی از این ژن‌ها متعلق به پدر و دیگری متعلق به مادر است. این قبیل ژن‌ها را هم‌‌ ‌ردیف یا آلل می‌گویند. (شکل 5)

ژن‌های هم ردیف یا آلل، روی یک جفت کروموزوم همتا در مکان‌های مشابه قرار می‌گیرند.

مانند آلل (Aa) شکل زیر کروموزوم‌ها رشته‌هایی در داخل هسته سلول هستند که ژن‌ها را در روی خود جای می‌دهند. کروموزوم یک نمونه فشرده‌شده از (DNA) یا دی اکسی ریبونوکلوئید اسید است.

مولکول (DNA) شبیه نردبان تاب خورده یا مارپیچ دو رشته‌ای است. هر مولکول (DNA) از یک قند ساده ریبوز، یک فسفات، و چهار باز به نام‌های آدنین (A)، گوانین (G)، تیمین (T) و سیتوزین (C) ساخته می‌شود. آدنین (A) همیشه با تیمین (T) و سیتوزین (C) همیشه با گوانین (G)، در مقابل هم قرار می‌گیرند. (شکل 6)

این بازها به ترتیب‌های متفاوت درطول رشته قرار می‌گیرند. آرایش‌های گوناگون بازها، روی رشته (DNA) رمز توارث را به وجود می‌آورد. همین چهار باز تعیین‌کننده ویژگی‌های همه جانداران هستند.

کروموزوم‌ها از دو بخش به نام کروماتیدهای خواهری تشکیل یافته‌اند. کروماتیدهای خواهری شبیه همدیگرند و در طی همانندسازی DNA تشکیل می‌شوند. (شکل 7)

کروماتیدها از وسط به وسیله سانترومر به هم متصل می‌گردند. هر کروماتید خواهر در طی فرایند تقسیم سلولی به یک سلول مجزا انتقال می‌یابد.

در هرکروموزوم واحدهای توارثی منفردی به نام ژن وجود دارد. هر ژن بخشی از مولکول اسید دی اوکسی ریبونوکلئیک (DNA) است که صفت خاصی را کنترل می‌کند.

ژن‌ها نیز همانند کروموزوم‌ها آرایش جفتی دارند. از هر جفت ژن، در گیاه یکی متعلق به کروموزوم‌های گرده و دیگری هم متعلق به کروموزوم‌های تخمک است. به این ترتیب، یک گیاه نیمی از ژن‌ها را از والد نر و نیمی دیگر را از والد ماده تحویل می‌گیرد.

ژن‌های بارز و نهفته

در هر جفت ژن، هر کدام می‌تواند بارز یا نهفته باشد. اگر هر دو بارز باشند ویژگی آنها در شخص نمایان می‌شود. اما اگر یکی بارز و دیگری نهفته باشد، ژن بارز ویژگی را تعیین می‌کند. یک ژن بارز را با حرف بزرگ لاتین و یک ژن نهفته هم ردیف آن را با همان حرف، ولی کوچک نمایش می‌دهند. (مانند A بارز و a نهفته). بر این اساس نمایش ژنوتیپ‌ها نیز کار آسانی خواهد بود، مثلاً در مثال بالا:

نخود فرنگی گل بنفش خالص با AA و نخود فرنگی گل بنفش ناخالص با Aa و نخود فرنگی گل سفید خالص با aa نمایش داده شده است.

آزمایش دوم مندل:

پس از آنکه مندل به اصول کلیّ و مهم تک عاملی یا منو هیبریدیسم دست یافت. آزمایش‌های مشکل‌تری را شروع کرد. در این قسمت وی به بررسی دو صفت متقابل به‌صورت هم زمان پرداخت. وقتی دو صفت مختلف به‌طور هم زمان مورد مطالعه قرار می‌گیرند، چه پیش می‌آید؟ مندل برای پاسخ‌دادن به این سؤال آزمایشات متعددی انجام داد و به زودی دریافت که مسئلة وراثت دو صفت، تفاوت چندانی با مسئله وراثت یک صفت ندارد و به عبارت دیگر، اصول اوّلیه کشف شده به وسیله وی تغییری نمی‌کند. مندل در آزمایش دیگر دوصفت متقابل یا (دی هیبریدیسم) را به‌طور هم زمان مورد مطالعه و بررسی قرار داد. در این آزمایش مندل نخود فرنگی دانه صاف زردرنگ را با نخود فرنگی دانه چروکیده سبز تلاقی داد و به نتایج (شکل 8) رسید.

برای درک آسان نتایج آزمایش، آلل‌ها با نمادها در جدول نشان داده می‌شوند.

آلل غالب صافی دانه (R)	آلل مغلوب چروکیدگی دانه (r)
آلل غالب رنگ زرد دانه (Y)	آلل مغلوب رنگ سبز دانه (y)

چنانچه در شکل زیر ملاحظه می‌کنید، از تلاقی نسل اول (F1) بین نخود فرنگی دانه صاف زرد با ژنوتیپ (RRYY) با نخود فرنگی دانه چروکیده سبز با ژنوتیپ (rryy) فقط نخود فرنگی دانه صاف زرد با ژنوتیپ (RrYy) حاصل شده است. (شکل 8) 

آلل‌هایی که از نسل اول با ژنوتیپ (RrYy) برای تلقیح به دست می‌آید عبارت‌اند از:

$\left\{ {(ry),(rY),(Ry),(RY)} \right\}$

چنانچه در جدول 1 (مربع پانت) ملاحظه می‌کنید از تلاقی نتایج حاصل از (F1) با ژنوتیپ (RrYy) با یکدیگر، 16 نوع ژنوتیپ و 4 نوع فنوتیپ متفاوت به دست آمده است.

فنوتیپ‌های (F2): زرد دانه صاف 9 عدد- زرد دانه چروکیده 3 عدد- سبز دانه صاف 3 عدد- سبز دانه چروکیده 1 عدد

آزمایش سوم مندل:

هر صفت ارثی به‌طور مستقل به ارث می‌رسد و توارث یک صفت تأثیری در توارث سایر صفات ارثی ندارد.

پس از مندل محقّقان دیگر ثابت کردند که مسئله بارز و نهفته‌بودن صفات همیشه وجود ندارد و گاهی ممکن است فرزندان نسل اوّل، حدّ واسط بین والدین خود بشوند. مثلاً در آمیزش دو گل میمون که رنگ گل یکی قرمز و رنگ دیگری سفید است، افراد نسل اوّل همگی صورتی رنگ می‌شوند و نتیجه آمیزش دو گیاه با گل صورتی در نسل دوم (2 عدد صورتی رنگ، 1 عدد قرمز رنگ و 1 عدد سفید) خواهد بود. این نوع صفات را اصطلاحا هم بارز می‌نامند. (شکل 9)

آن بخش از علم ژنتیک که درباره روش‌های کمّی این نوع صفات بحث می‌کند به نام ژنتیک کمّی و بخشی از علم ژنتیک که تغییرات ژنتیکی یک جامعه زنده در حال تغییر را مورد بررسی قرار می‌دهد، ژنتیک جمعیت نامیده می‌شود. علم ژنتیک در اصلاح نژاد گیاهان کاربرد وسیعی دارد.

مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی در واقع انقلاب بزرگی را در علوم زیستی و همچنین تولیدات کشاورزی بنیان نهاده و با اینکه سابقه کوتاهی دارند اما نتایج مثبت بسیاری را فراهم آورده‌اند.

جهش ژنی (موتاسیون)

گاهی در افراد یک گونه صفاتی بروز می‌کند که در نسل‌های گذشته آنها وجود نداشته است. این صفات اگر پس از ظهور موروثی شوند، ناشی از موتاسیون یا جهش می‌باشند.

جهش، تغییر در ساختمان شیمیایی ژن‌ها و یکی از عوامل مهم ایجاد تنوع و تکامل در موجودات است.

اغلب موتاسیون‌ها مضر و زیان بار بوده و بسیاری از آنها کشنده هستند. با این حال گاهی خصوصیات جدید و مطلوبی را موجب می‌شوند. تعداد زیادی از گیاهان زراعی از جمله چغندر قند، ذرت، کتان، سویا، گندم، جو، برنج و لوبیا و گوجه فرنگی از این طریق تنوع یافته‌اند.

برای اینکه جهش قابل شناسایی باشد باید موجب تغییر فتوتیپی خاص یا نادری در گیاه گردد. تغییر قابل مشاهده در صفات ظاهری (ارتفاع گیاه، رنگ پوسته بذر، علایم برگی، نقصک لروفیلی، تراکم سنبله و غیره)، ساده‌ترین طریقه شناسایی جهش است.

انواع جهش:

جهش‌ها را می‌توان بر اساس منشأ آنها یعنی خود به خودی و القایی تقسیم‌بندی نمود. جهش خود به خودی آن است که در طبیعت رخ داده، در حالیکه جهش القایی در نتیجه عمل یک عامل جهش‌زا به وجود آمده است. تمایز واضحی بین جهش خود به خودی و القایی وجود ندارد.

عوامل به وجود آورنده جهش:

هر ماده‌ای که بتواند جهش ایجاد کند، ماده جهش‌زا نامیده می‌شود. مواد جهش‌زا به دو دسته عمده اشعه (پرتوتابی‌های یونیزه) و مواد شیمیایی تقسیم می‌شوند. برخی از مواد جهش‌زا منشأ طبیعی و برخی دیگر منشأ مصنوعی دارند.

برای ایجاد جهش با هدف به نژادی، معمولاً بذر را تیمار می‌کنند. تیمار با پرتوتابی برای بذرها دارای خواب، بهتر از تیمار سایر اندام‌های گیاهی است.

برای تیمار با مواد شیمیایی جهش‌زا، بذرها در محلول جهش‌زا خیسانده شده و بلافاصله کشت می‌گردند. در گونه‌هایی که با روش رویشی تکثیر می‌شوند، استفاده از پرتوتابی معمول‌تر از مواد شیمیایی جهش‌زا است. غده‌ها، ریزوم‌ها، قلمه‌ها، پیوند‌ها، مریستم انتهایی ساقه یا انتهای دمبرگ، بافت‌های غیرجنسی در فرایند کشت را در شرایط خاص می‌توان با عوامل جهش زا تحت تیمار قرار داد. (شکل 10)

پلی پلوئیدی

واژه پلوئیدی، به تعداد مجموعه کروموزومی یک موجود زنده اشاره دارد. موجودات زنده اعم از جانوران و گیاهان اغلب دارای دو سری کروموزوم می‌باشند. به همین دلیل آنها را دیپلوئید (2X) می‌گویند. سطوح بالاتر از دیپلوئیدی را پلی پلوئیدی می‌گویند. سطح پلوئیدی را با (X) نشان می‌دهند. به این ترتیب موجوداتی که در هر سلول بدنی دارای سه سری کروموزوم هستند را تریپلوئید (3X)، چهار سری کروموزومی را تتراپلوئید (4X)، پنج سری کروموزومی را پنتاپلوئید (5X)، و شش سری کروموزوم را هگزاپلوئید (6X) می‌نامند. تعداد کروموزوم بدنی (رویشی) هر موجود زنده صرف‌نظر از سطح پلوئیدی آن موجود با (2n) نشان داده می‌شود. بنابراین نمایش کروموزومی گندم نان به عنوان یک گیاه هگزاپلوئید به‌صورت $6X = 2n = 42$ نشان داده می‌شود.

کشت سلول و بافت گیاهی

به کشت مواد گیاهی عاری از میکروب اعم از بذر، جنین، بافت، سلول و پروتوپلاست گیاهان عالی در محیط ضدعفونی شده درون ظروف استریل مانند لوله آزمایش، کشت درون شیشه‌ای گیاهی گفته می‌شود.

از کشت درون شیشه‌ای به منظور گیاه افزایی، به نژادی گیاهی، تولید فرآورده‌های بیوشیمیایی، بیماری شناسی گیاهی، نگهداری و انبارکردن بافت‌های گیاهی، پژوهش‌های علمی و غیره استفاده می‌شود.

ریز ازدیادی یکی از جنبه‌های تجاری استفاده از کشت درون شیشه‌ای است و مزایای زیادی نسبت به روش‌های متداول ازدیاد رویشی دارد. تخمین زده می‌شود که بیش از یک میلیارد گیاه حاصل از کشت بافت در سال به فروش می‌رود.

اهداف اصلی کشت بافت گیاهان

- تولید سریع و تعداد بالا از گیاهانی که دارای ژنوتیپ یکسان هستند.
- ایجاد گیاهان تراریخت و انتقال ژن
- کشت بافت گیاهانی که با روش‌های مرسوم به آسانی تکثیر نمی‌شوند.
- تولید گیاهان عاری از بیماری
- امکان تولید ارقام (ژنوتیپ‌های) جدید
- تسهیل و امکان جوانه‌زنی در بذوری که در محیط خارج از آزمایشگاه امکان جوانه‌زنی ندارند.
- تولید پایه و گیاه در تمام فصول
- صرفه‌جویی در مصرف نهاده‌ها

مواد تشکیل دهنده محیط کشت

نیاز اولیه سلول‌های گیاهی به عناصر غذایی با گیاه کامل شباهت زیادی دارد. به‌طور کلی، محیط‌های کشت بافت گیاهی از مواد زیر تشکیل یافته‌اند:

- عناصر پر مصرف (C, H ,O, N, P, K, Ca, Mg, S)
- عناصر کم مصرف (Fe, Mn, Zn, B, Cu, Mo,CL)
- ویتامین‌ها
- قندها (ساکارز، گلوکز، فروکتوز و... )
- تنظیم‌کننده‌های رشد (هورمون‌ها)
- اسیدهای آمینه و دیگر مواد نیتروژن‌دار
- مواد جامدکننده محیط کشت (آگار، ژل رایت، فیتاژل و...)
- زغال فعال (اکتیو) برای جذب مواد سمی تولید شده توسط ریزنمونه‌ها و تنظیم PH و... .

انواع محیط‌های کشت

از میان محیط‌های کشت مختلف، محیط موراشیگ و اسکوگ معروف‌ترین و پر استفاده‌ترین است که به محیط MS معروف است. پس از تهیه محیط کشت PH آن را باید کنترل نمود که بین 7-5 باشد.

تهیه نمونه برای کشت بافت:

گیاهی که برای نمونه‌گیری انتخاب می‌شود، باید سالم، بدون بیماری و آفت باشد. لازم به ذکر است هر چه سن گیاه کمتر باشد و از قسمت‌های جوان گیاه نمونه‌برداری شود، کشت بافت آن موفق‌تر خواهد بود.

انواع کشت بافت در شرایط درون شیشه‌ای

انواع کشت بافت در شرایط درون شیشه‌ای عبارت‌اند از:

1- کشت سلول:

برای کاشت سلول‌های منفرد در محیط‌های مایع (بدون آگار)، باید از ظرف‌هایی استفاده شود که امکان تکان خوردن برای تهویه داشته باشند، کشت سلولی می‌گویند. (در داخل محیط‌های مایع ممکن است هوا به اندازه کافی وجود نداشته باشد)

2- کشت پروتوپلاست:

در اثر هضم دیواره سلول توسط آنزیم‌هایی مانند پکتیناز و سلولاز پروتوپلاست قابل کشت به دست می‌آید. از کشت پروتوپلاست برای ایجاد تغییرات ژنتیکی و هیبریداسیون سلولی استفاده می‌شود.

3- کشت گرده و تخمک:

هدف از کشت بساک یا گرده تولید گیاهان هاپلوئیدی (n کروموزومی) است. تعداد کروموزوم این گیاهان را می‌توان با استفاده از ماده‌ای به نام کلشی‌سین به‌صورت دوبل (2n کروموزومی) درآورد.

4- کشت تک جوانه:

در این روش یک جوانه را به همراه قسمتی از شاخه جدا نموده و به منظور تشکیل ساقه از طریق نمو جوانه در محیط کشت قرار می‌دهند. این روش طبیعی‌ترین روش تکثیر رویشی می‌باشد. (شکل 12)

5- کشت رأس شاخه:

رأس شاخه، همراه مریستم انتهایی ساقه و برگ‌های مجاور است. از این روش برای تکثیر در سطح وسیع استفاده می‌شود. (شکل 13)

6- کشت گیاه کامل:

یک بذر ممکن است در شرایط درون شیشه‌ای کشت شود و یک گیاه کامل تولید کند.

7- کشت جنین:

در این نوع کشت، پس از حذف پوسته‌های بذر، جنین را جدا نموده و کشت می‌کنند. این روش در مواردی مانند نجات جنین کاربرد دارد. (شکل 14)

8- کشت اندام و بافت:

برای این منظور اندام یا بافت گیاهی را جدا کرده و در شرایط درون شیشه‌ای رشد می‌دهند (مانند کشت پیاز، میانگره، مریستم، ریشه، برگ و...). (شکل 15)

9- کشت کالوس:

وقتی یک بافت تمایزیافته مانند برگ یک گیاه را در محیط درون شیشه‌ای کشت کنیم، توده تمایز نیافته پارانشیمی یا کالوس (پینه) تولید می‌کند. کالوس تولید شده را می‌توان واکشت نمود. (شکل 16)

مراحل تکثیر

1- تهیه کشت‌های استریل (استقرار):

در این مرحله باید تعداد مناسبی ریز نمونه تهیه و با روش‌هایی که قبلاً توضیح داده شد ضدعفونی کرده و سپس ریز نمونه‌ها را بر روی محیط کشت، استریل قرار داد تا شروع به رشد کنند.

2- تولید و تکثیر گیاهچه:

در این مرحله هورمون‌های سیتوکنین به محیط کشت افزوده می‌شود تا از جوانه‌های جانبی شاخه، یا از شاخساره برگ، به میزان زیادی تولید شود. جهت افزایش تولید گیاه در این مرحله می‌توان نمونه‌ها را چندین مرتبه واکشت نمود.

3- ریشه‌زایی در شرایط درون شیشه‌ای:

گیاهچه‌های حاصل از مرحله قبل به محیط حاوی اکسین منتقل می‌شوند تا ریشه تولید کنند.

4- سازگاری:

گیاهچه‌های ریشه‌دار شده از محیط کشت خارج شده و آگار آنها به آرامی شسته می‌شود و به داخل گلدان منتقل می‌شوند. این گیاهچه‌ها برای سازگاری باید مدتی را در گلخانه‌های با رطوبت بالا سپری کنند.

بیو تکنولوژی

بیوتکنولوژی را می‌توان مجموعه‌ای از روش‌ها و فنونی دانست که در آن از ارگانیسم‌های موجود زنده و یا قسمتی از آنها برای تولید، تغییر فرآورده‌ها، بهینه‌سازی گیاهان یا حیوانات و تولید میکروارگانیسم‌های جدید استفاده می‌شود.

از منظر فناوری زیستی نیز،بیوتکنولوژی را می‌توان به مفهوم استفاده از مهندسی ژنتیک در تولید میکروارگانیسم‌ها، گیاهان و حیوانات با ویژگی‌های جدید، دانست. با این روش، ژن‌های خاصی از یک موجود زنده به دیگری انتقال می‌یابد. بیوتکنولوژی کاربردهای امیدوارکننده بسیاری دارد. این روش یک راه حل عمومی و جایگزین برای روش‌های موجود نیست، بلکه یک روش کمکی برای حل مشکلات کشاورزی است. (شکل 17)

واحد یادگیری 2: اصلاح بذر در گیاهان زراعی

روش‌های رایج در اصلاح گیاهان زراعی

کشاورزان از زمانی که شروع به کشت کار و تولید محصولات کشاورزی کردند، سعی داشته‌اند از ارقامی استفاده کنند که ویژگی‌های مطلوب‌تری داشته باشد. ویژگی‌هایی مثل مقاومت در برابر خشکی و کم آبی، عملکرد بالا، مقاومت در برابر انواع آفات، از جمله مواردی هستند که در انتخاب بذر اهمیت بسزایی دارند. ازدیاد گیاهان: ازدیاد گیاهان به دو روش غیرجنسی و جنسی انجام می‌گیرد.

ازدیاد غیرجنسی

تمامی سلول‌های گیاهی توانایی ساخت یک گیاه کامل همانند پایه مادری خود را دارند. هر ازدیادی که با استفاده از اندام‌های گیاهی غیر از بذر واقعی انجام گیرد، یکی از انواع روش غیرجنسی است. مانند کاشت قلمه نیشکر، پیاز زعفران، غده سیب‌زمینی و... (شکل 18)

ازدیاد جنسی

در ازدیاد جنسی، دانه یا میوه تولیدشده توسط گیاه را می‌کارند. در کشاورزی به هر بخش از گیاه که بتواند نسل دیگری از همان گیاه را تولید کند بذر می‌گویند. اما از نظر گیاه شناسی، تخمک رسیده و بارور است که قابلیت رشد و تبدیل به یک گیاه کامل را دارد. بذر سبب تداوم نسل‌ها در گیاهان می‌شود. تکثیر به وسیلة بذر معمولاً ارزان‌تر و آسان‌تر از سایر روش‌ها است. (شکل 19)

از مزایای ازدیاد جنسی می‌توان به امکان انبارکردن بذر در شرایط مناسب و کشت آن در سال‌های بعد، ارزان و اقتصادی‌بودن، کاهش انتقال بیماری‌های ویروسی توسط بذر، سازگاربودن بذر به شرایط متغیر محیطی، امکان ازدیاد اکثر گیاهان زراعی با این روش، تکثیر پایه‌های بذری، ازدیاد کلون‌های اصلاح‌شده توسط بذر و... اشاره نمود.

منشأ بذر و بیولوژی آن

انتقال دانه گرده به سطح کلاله را گرده افشانی می‌گویند. عامل انتقال گرده در گیاهان زراعی متفاوت است. مثلاً در چغندر قند باد، در یونجه، حشرات می‌باشد بعضی از گرده‌ها ممکن است روی کلاله همان گیاه انتقال یابد که آن گیاه را خود گشن یا خود گرده افشان می‌گویند.

در طبیعت درصد بیشتری از گرده‌های تولید شده به گل‌ها و بوته‌های اطراف انتقال می‌یابند چنین حالتی را هم دگرگشن یا دگرگرده افشان می‌گویند.

هسته رویشی دانهٔ گرده روی سطح کلاله رشد نموده و لوله‌ای را ایجاد می‌کند. لوله ایجادشده از طریق خامه به تخمدان وارد می‌شود. هسته زایشی دانه گرده ضمن عبور از این لوله، چندین بار تقسیم می‌شود. هسته‌های حاصل با هسته‌های داخل کیسه جنینی تخمک‌های تخمدان ترکیب شده و سلول تخم و اندوخته را به وجود می‌آورند. سلول تخم با تقسیم، تکامل و تمایز، جنین یا رویان را به وجود می‌آورد.

یک بذر جنسی رسیده، بایستی دارای چهار جزء باشد: پوسته، جنین، مواد غذایی ذخیره‌ای، آنزیم‌ها و هورمون‌ها پوسته بذر، قسمت‌های داخلی بذر از جمله جنین را در برابر عوامل محیطی محافظت می‌نماید. پوسته نقش مهمی در فرایند جذب آب برای جوانه‌زنی بذر دارد.

جنین یا رویان یک بذر، شامل محور جنینی، هیپوکوتیل و یک یا دو عدد لپه می‌باشد. فعال‌شدن جنین موجب جوانه‌زنی بذر و رویش گیاه جدید می‌شود. جوانه‌زنی شامل پاره شده پوسته بذر و ظاهرشدن ریشه چه می‌باشد. (شکل 20)

مواد ذخیره‌ای بذر، غذای موردنیاز جنین را تا زمان مستقل‌شدن و تبدیل به یک گیاه کامل فتوسنتزکننده تأمین می‌کند. مواد ذخیره‌ای بذر شامل کربوهیدرات‌ها، لیپیدها، پروتئین‌ها و سایر ترکیبات می‌باشد. (شکل 20)

آنزیم‌های بذر، سبب هضم مواد ذخیره‌ای می‌شوند که برای ساخت بافت‌های جدید در طی جوانه‌زنی موردنیاز است. هورمون‌ها نیز می‌توانند سبب تحریک ساخت آنزیم‌ها یا ایجاد حالت سکون یا استراحت در بذور خشک شوند. خواب بذر مهم‌ترین مکانیزم در حفظ بقای گیاهان است که باعث به تأخیر انداختن جوانه‌زنی تا فراهم‌آمدن زمان و مکان مناسب برای رشد بذر می‌شود.

اهداف اصلاح گیاهان

به طور کلی مهم ترین اهداف اصلاح گیاهان عبارت اند از:

1- بهبود کیفیت:

کیفیت خصوصیتی است که به ویژگی‌های کیفی محصول اشاره دارد. در نباتات علوفه‌ای کیفیت نشان‌دهنده خوش خوراکی و ارزش تغذیه‌ای محصول است. در محصولات انباری ماندگاری، خصوصیات بیوشیمیایی و مقاومت در برابر تغییرات طولانی مدت، نشانگر با کیفیت‌بودن است.

2- افزایش تولید در واحد سطح:

افزایش تولید در واحد سطح و استفاده از ژنوتیپ‌های مفید و مطلوب در هر منطقه آب و هوایی از دیگر اهداف اصلاحگران نباتات می‌باشد. عملکرد گیاه در واحد سطح متأثر از ژنوتیپ و محیط کشت است.

3- مقاومت به آفات و بیماری:

اصلاحگران همواره سعی بر دستیابی به گیاهانی را دارند که دارای ژن‌های مقاوم به آفات و بیماری‌ها باشند. مقاومت به آفات و بیماری‌ها بیشترین بازده اقتصادی را برای کشاورزان دارد.

4- مقاومت به تنش‌های محیطی:

گیاهان فقط در مناطق مساعد از نظر اقلیم و ترکیب خاک کاشته نمی‌شوند. به همین دلیل مجبورند برای تولید کافی با شرایط نامساعد مقابله کنند. بعضی از واریته‌های گیاهان در شرایط نامساعد محیطی نیز می‌توانند مقدار مناسبی محصول در واحد سطح تولید نمایند. شناسایی ژن‌های مقاوم به تنش‌های محیطی و انتقال آنها به گیاهان زراعی از اصلی‌ترین راهکارها برای کم‌کردن خطر این تنش‌ها است.

5- ماشینی‌نمودن برداشت گیاهان

6- تولید واریته‌های دو رگه

روش‌های اصلاح در گیاهان زراعی

الف) روش‌های اصلاح در گیاهان خود گشن (خود تلقیح)

وارد کردن ارقام جدید از دیگر کشورها:

در این روش اقدام به واردکردن ارقامی از سایر کشورها نموده و نسبت به صفت موردنظر، در اقلیم‌های متفاوت آزمایش‌های مختلفی را انجام می‌دهند. سپس نتایج حاصل را با ارقام بومی مشابه مقایسه می‌کنند.

در صورت مناسب‌بودن، آن رقم را انتخاب و اقدام به تکثیر می‌نمایند. با این عمل در حقیقت سازش‌پذیری رقم موردنظر را می‌سنجند. قابلیت تطابق گیاهان با شرایط محیطی جدید را سازگاری یا سازش‌پذیری می‌گویند.

انتخاب از بین توده‌های بومی گیاهان خود گشن:

بعد از کشت واریته‌های بومی در مزرعه، بوته‌ها مورد ارزیابی قرار می‌گیرند و بهترین آنها گزینش می‌شوند. در این گزینش، بوته‌هایی که دارای فنوتیپ‌های بهتر و یکسان هستند انتخاب می‌شوند. بذرکلیه بوته‌های انتخابی را مخلوط نموده و درسال بعد می‌کارند. در سال دوم جمعیت جدید را در یک طرح آزمایشی با شاهد (واریته بومی قبل از گزینش) از لحاظ صفاتی مانند عملکرد، تاریخ رسیدگی، مقاومت به ورس، مقاومت به سرما، مقاومت به آفات و بیماری‌ها، کیفیت محصول و... مقایسه می‌کنند. اگر واریته گزینش شده بهتر از شاهد بود آن را به مدت 3 سال دیگر نیز در مناطق مختلف کاشته و با شاهد مقایسه می‌کنند. این عمل را تا زمانی که گیاهان برای یک صفت و یا صفات مورد مطالعه یکنواخت نشده باشند ادامه می‌دهند. درصورت برتری آن را به مقدار زیاد تکثیر و به کشاورزان معرفی می‌کنند.

خالص‌کردن واریته‌های اصلاح‌شده گیاهان خودگشن:

واریته‌های اصلاح‌شده به مرور زمان در اثر اختلاط مکانیکی، جهش‌ ژنی و دگرگرده افشانی تصادفی خلوص خود را از دست می‌دهند. با استفاده از روش گزینش توده‌ای آنها را می‌توان به سمت خالص‌کردن هدایت نمود.

تلقیح مصنوعی (دو رگ‌گیری) در گیاهان خود گشن:

گاهی اوقات برای اصلاح یک گیاه لازم است دو بوته با هم آمیزش داده شوند این عمل را به اصطلاح دورگ‌گیری یا هیبریداسیون (Hybridization) می‌گویند. مثلاً یک گیاه پر محصول را که به یک بیماری خاص حساس است با یک رقم دیگر که در مقابل آن بیماری مقاوم است تلاقی می‌دهند. ممکن است از این تلاقی رقمی حاصل شود که هم پر محصول و هم مقاوم به بیماری مورد بحث باشد. برای توضیح مراحل مختلف تلقیح مصنوعی در گیاهان خود گشن، دورگ‌گیری در گندم را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

خوشه در گندم از چندین سنبلچه تشکیل شده و هر سنبلچه هم دارای یک یا چند گل می‌باشند. هر گل از یک گلوم، دو گلومل و سه پرچم و یک مادگی تشکیل یافته است. مادگی دارای یک خامه دو شاخه پر مانند است. (شکل 21)

موقع گل‌کردن گلوم‌ها باز می‌شوند و پرچم‌ها خارج می‌گردند. برای تلاقی بین دو واریته مختلف گندم لازم است قبل از رسیدن دانه‌های گرده پایه‌های مادری را اخته نمود. برای این کار دو یا سه روز قبل از رسیدن پرچم‌ها یا موقعی که تقریبا دو سوم خوشه از غلاف خارج شده، تعدادی از سنبلچه‌های بالایی و پایینی را با پنس حذف می‌کنند.

اگر خوشه ریشک دارد بهتر است آنها را هم با قیچی قطع نمود. (شکل 22)

سپس قسمت فوقانی گلوم را با قیچی قطع و پرچم‌ها را با پنس خارج کرد. باید دقت نمود هیچ پرچمی نباید داخل گل باقی بماند (اخته‌کردن). بعد از عملیات اخته‌کردن باید روی خوشه‌ها را با پاکت کوچک شفاف پوشاند تا گرده دیگری روی آنها ننشیند.

دو یا سه روز بعد باید گرده‌ها را از پرچم پایه پدری گرفته و با یک برس نازک روی کلاله پر مانند مادگی قرار می‌داد.

در روش دیگر برای انتقال گرده، یک یا دو عدد از پرچم زرد رنگ واریته پدری را به کمک پنس داخل گل اخته‌شده قرار می‌دهند (گرده افشانی مصنوعی). پس از گرده‌افشانی دوباره روی خوشه‌ها را با پاکت پوشانیده و روی مقوایی نام پایه پدری و مادری را نوشته به گل‌های تلقیح‌شده می‌بندند. (شکل 23)

بذری که از تلاقی دو بوته به دست می‌آید بذر نسل اول یا (F1) نامیده می‌شود. بوته‌های حاصل از کاشت بذر نسل اول دارای فنوتیپ و ژنوتیپ مشابه هستند. گیاهان حاصله در نسل دوم یا (F2) خصوصیات ظاهری و ژنوتیپ متفاوتی خواهند داشت.

برای انتخاب بوته‌های دلخواه از میان توده‌های (F2) به بعد، از روش گزینش لینه‌های خالص در گیاهان خودگشن، یا روش‌های مشابه استفاده می‌کنند. 

گزینش لینه‌های خالص در گیاهان خود گشن:

برای انتخاب لاین‌های خالص به شرح زیر عمل می‌کنند:

مرحله اول

از بین یک توده مخلوط خود گشن که دارای تنوع ژنتیکی است، تعدادی بوته با صفت مطلوب را انتخاب می‌کنند.

مرحله دوم

سال بعد بذور هر بوته انتخابی در ردیف‌های جداگانه کاشت می‌شود. در طول سال زراعی بوته‌ها از نظر صفات ظاهری مانند مقاومت به بیماری‌ها، آفات، زودرسی، ارتفاع بوته و غیره مورد ارزیابی قرار می‌گیرند. حتی در بعضی مواقع لاین‌ها را تحت تأثیر آلودگی‌های مصنوعی هم قرار می‌دهند و مقاومت آنها را بررسی می‌کنند.

این مرحله ممکن است 2 تا 3 سال طول بکشد. در نهایت لاین‌های نامطلوب را حذف می‌کنند. معمولاً در این مرحله لاین‌های بسیاری حذف می‌شود.

مرحله سوم 

در این مرحله بذرهای حاصل از لاین‌های انتخابی مرحله دوم را با استفاده از طرح‌های آزمایشی در چند تکرار مورد مقایسه قرار می‌دهند. برای ارزیابی بهتر آنها را با ارقام خوب موجود در منطقه نیز مقایسه می‌کنند. در آخر چند لاین پر محصول را گزینش می‌کنند.

عملکرد لاین‌های گزینش‌شده 3 سال دیگر ارزیابی شده و با واریته‌های بومی مقایسه می‌گردد. اگر پایداری ارقام نسبت به تغییرات آب وهوایی مورد تأیید قرار گرفت ارقام انتخابی را به مقدار زیاد تکثیر و در اختیار زارعین قرار می‌دهند. (شکل 24)

هدف‌های اصلاح بذر گندم

افزایش عملکرد در واحد سطح، تهیه واریته‌های مقاوم به خشکی، تهیه واریته‌های مقاوم به بیماری‌ها از جمله اهداف اصلاح بذر گندم است.

از صفات بسیار مهم در مقاومت به خشکی زودرس‌بودن گیاه و طول، حجم و وزن زیاد ریشه است. برای افزایش شانس جمع‌کردن ژن‌های مؤثر در افزایش عملکرد، بهتر است از توده گیاهی بزرگ و همچنین از مقایسه عملکرد در نسل‌های اولیه استفاده شود.

ب) اصلاح گیاهان دگرگشن (دگر تلقیح)

1- انتخاب (سلکسیون) در گیاهان دگرگشن:

تهیه بذر سلکسیونی در گیاهان دگرگشن کمی آسان‌تر است. در این روش بذر بوته‌های موردنظر انتخاب و یک جا کاشته می‌شوند. مقایسه و انتخاب صفات در این روش ظاهری و فنوتیپی است. انتخاب می‌تواند بر مبنای صفات کیفی باشد مانند رنگ گل و عکس‌العمل به بیماری‌ها یا بر مبنای کمی باشد مانند زودرسی و یا عملکرد در واحد سطح. همه بوته‌های نامطلوب قبل از گل‌دهی و گرده افشانی باید حذف شوند تا امکان رسیدن به یک جمعیت مطلوب فراهم شود. اگر انتخاب بعد از گل‌دهی و گرده‌افشانی انجام گیرد تعدادی از ژن‌های نامطلوب به نسل آینده منتقل خواهند شد. بذرهای حاصل از اصلاح سلکسیونی را با (S1) مشخص می‌کنند.

2- دو رگ گیری (هیبریداسیون) در گیاهان دگرگشن:

در این روش ابتدا از گیاهانی که می‌خواهند دورگ‌گیری کنند لینه‌های خالص به دست می‌آورند. ایجاد لینه‌های خالص در اثر مجبورکردن گیاه به خود تلقیحی (سلفینگ) امکان‌پذیر است. بعد از به دست‌آوردن لینه‌های خالص (هموزیگوت) می‌توان به دورگ‌گیری بین لینه‌ها اقدام نمود. برای توضیح مراحل مختلف دورگ‌گیری در گیاهان دگرگشن، تلقیح مصنوعی ذرت را مورد بررسی قرار می‌دهیم. ذرت گیاهی است یک پایه که در آن آرایش گل‌های نر یا گل تاجی به‌صورت خوشه‌ای در قسمت انتهایی ساقه قرار دارد. روی خوشه نر سنبل‌های فرعی به‌صورت جفتی قرار می‌گیرند. هر سنبل فرعی نیز دارای دو گل و هر گل نر دارای سه پرچم می‌باشد.

گل‌های ماده روی ساقه ذرت ظاهر می‌شوند. گل آذین ماده خوشه‌ای است که محوری قطور دارد. هر گل ماده دارای تخمدانی است که از آن رشته نازکی جدا می‌شود که مجموعا خامه و کلاله هستند (کاکل). (شکل 25)

عمل گرده‌افشانی در ذرت توسط باد صورت می‌گیرد. 95 درصد گل‌ها به حالت دگر گشن تلقیح می‌شوند. آزادشدن گرده 1 تا 3 روز قبل از خروج کاکل شروع می‌شود. هر دانه گرده می‌تواند در تمام طول کاکل جای گیرد و شروع به رشد نماید. عمر دانه گرده ذرت 18 تا 24 ساعت است. (شکل 26)

قبل از اینکه کاکل ظاهر شود باید پایه مادری انتخاب و گل‌های ماده توسط پاکت پوشانده شود. یک روز قبل از گرده‌افشانی نوک کاکل باید به طول 2 سانتی‌متر کوتاه شود. درست روزی که گل‌های ماده پوشانده می‌شوند خوشه‌های گل نر را هم باید با پاکت‌های غیر قابل نفوذ در مقابل آب پوشاند. روز گرده افشانی خوشه نر را در پاکت تکان می‌دهند تا گرده‌ها در پاکت جمع شوند. پاکت خوشه ماده را بریده و گرده‌ها را روی کاکل‌ها می‌ریزند و در آخر پاکت گرده‌ها را روی گل ماده قرار داده و به دور ساقه می‌بندند. مشخصات والدین و تاریخ گرده‌افشانی را روی پاکت می‌نویسند. (شکل 27)

بذرهای دلخواه را با استفاده از روش‌های سلکسیونی انتخاب و تکثیر می‌کنند.

هدف‌های اصلاح بذر ذرت:

میزان عملکرد در واحد سطح، سازش گیاه با محیط، مقاومت به خوابیدگی، مقاومت به ریزش بلال‌ها، مناسب‌بودن برای درو با کمباین، کیفیت ذرت، مقاومت به بیماری‌ها و آفت‌ها و... .

صفات بذر اصلاح‌شده

بذور اصلاح‌شده باید شرایط زیر را داشته باشند:

الف) خالص بوده و از نظر خواص بیولوژیکی و مورفولوژیکی کاملاً یک نواخت باشند.
ب) در مقابل بیماری‌ها و آفات گیاهی مقاوم باشند.
پ) از نظر عملکرد در واحد سطح و زودرسی نسبت به ارقام بومی برتر باشند.
ت) بازار پسند باشند.

مراحل مختلف تهیه بذرگواهی شده

الگوی کلی گواهی بذر از اصلاح یک واریته جدید تا امکان بهره‌برداری اقتصادی از آن توسط کشاورز به شرح زیر است:

الف) بذر اولیه یا بذر اصلاح‌گر (Nucleus):

بذر اولیه به بذر و سایر اندام‌های رویشی گیاه گفته می‌شود که زیر نظر مستقیم متخصصین اصلاح نباتات تولید شود. این نوع بذرها مقدارشان بسیار ناچیز است و برای تولید بذر پایه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ب) بذر پایه یا سوپر الیت (Super Elite):

از کشت بذر اولیه تولید می‌گردد. این بذر زیر نظر اصلاح‌کننده یا مؤسسه مربوط ازدیاد می‌شود و مزرعه ازدیادی به مساحت 2 یا 3 هکتار است. کشت بذر پایه ممکن است چندین بار تکرار شود.

پ) بذر ثبت شده یا مادری (EGIT):

این بذر از تکثیر بذر پایه با نظارت کارشناسان بذر تولید می‌شود. بذر ثبت‌شده ممکن است چندین بار تهیه شود. بدین معنی که از بذر ثبت‌شده دوباره بذر ثبت شده تهیه گردد. هدف از این مرحله افزایش مقدار بذر قبل از تولید بذر گواهی شده می‌باشد. بذر ثبت شده به عنوان بذر تجاری در نظر گرفته نمی‌شود.

ت) بذر گواهی‌شده (Cerified seed):

بذر گواهی‌شده حاصل کشت بذر ثبت شده است. در سطح وسیعی توسط مؤسسات اصلاح بذر یا کشاورزان خبره کاشته می‌شود. بذر گواهی شده بایستی دارای همه خصوصیاتی باشد که توسط مؤسسات گواهی‌کننده بذر تعیین‌شده است. این بذر برای تولید انبوه به زارعین تحویل می‌شود. به‌طور کلی هدف از کنترل و گواهی بذر را می‌توان به این صورت بیان کرد: حفظ خصوصیات فنوتیپی، ژنوتیپی و خلوص ارقام اصلاح‌شده بذوری که مشخصات بهتری نسبت به محصولات مشابه خود دارند. استفاده از این بذور توسط کشاورزان، باعث افزایش کمی و کیفی محصولات شده و موجب افزایش درآمد آنها نیز می‌شود.

آشنایی با فرایند گواهی بذر

کیفیت بذر شامل مؤلفه‌های متفاوتی مانند خلوص فیزیکی، خلوص ژنتیکی، میزان رطوبت، قدرت و قوه نامیه، وزن هزار دانه و... می‌باشد. از هزاران سال پیش بشر برای زنده‌ماندن و ادامۀ حیات خود به امر جمع‌آوری و نگهداری بذر مشغول است. بذر یک رابط زنده بین والدین و نتاج است. همچنین می‌توان گفت که بذر یک گیاه زنده و در حال رکود و استراحت است. گواهی بذر، کنترل مزرعه و آزمون بذر به عنوان ابزارهایی برای کنترل کیفی می‌باشد.

بازرسی مزارع مهم‌ترین فرصت برای مشاهده و اندازه‌گیری کیفیت گیاهان در حال تولید بذر است. مزارع تولید بذر باید برای تعیین خلوص فیزیکی- ژنتیکی و عاری‌بودن از آلودگی به بیماری‌ها و علف‌های هرز مورد بازرسی قرار گیرند.

روش بازرسی مزارع به دو صورت زیر انجام می‌گیرد

1- بازرسی مزارع:

برای مشخص‌کردن نمای کلی مزارع در تمام مزرعه قدم زده و کل مزرعه را مشاهده می‌کنند. تمام مزارع مورد کشت باید بازرسی شود. به خصوص زمانی که بتوان علف‌های هرز و واریته‌های بیگانه را به‌راحتی تشخیص و جدا نمود. معمولاً بازرسی‌ها چند هفته پس از بذرکاری شروع می‌شود. مهم‌ترین مراحل بازدید به قرار زیر است:

الف) قبل از دوره گل‌دهی
ب) دوره گل‌دهی
پ) قبل از برداشت (زمان پرکردن دانه)
ت) زمان برداشت

یکی دیگر از مواردی که در این مرحله بررسی می‌شود ایزولاسیون (جدایی) مزارع است. مثلاً غلات دانه ریز به غیر از چاودار معمولاً خود گرده افشان هستند و نیاز چندانی برای ایزولاسیون‌های شدید برای حفظ خلوص واریته ندارند. به همین منظور در موقع کشت فقط یک فاصله چند متری به‌صورت کشت نشده بین آنها رها می‌شود و یا گیاه دیگری بین آنها کاشته می‌شود. این کار برای جداکردن دو واریته مانند گندم از یکدیگر کافی است ولی در مورد چاودار که یک گیاه دگرگشن است لازم است که حداقل بین مزارع چاودار حدود 400- 300 متر فاصله موجود باشد تا از تلاقی‌های ناخواسته و اختلاط اجتناب گردد.

در زمان برداشت مقدار رطوبت بذر، خالص‌بودن، واردنشدن خسارت مکانیکی به بذر، مهم‌ترین موارد بازرسی هستند. بذوری که با رطوبت بیشتر برداشت می‌شوند کیفیت خود را در انبار از دست می‌دهند. همچنین بذرهای خیلی خشک نیز ممکن است دچار خسارت مکانیکی گردند. پیش از برداشت، باید ماشین‌های برداشت و وسایل حمل‌و‌نقل نیز تمیز و ضدعفونی شوند.

2- آماده‌سازی بذر:

بذرها پیش از دریافت درجه خلوص بر اساس استاندارد بذر، باید به‌طور کامل بوجاری و تمیز شوند. بذور علف‌های هرز و سایر محصولات زراعی، کاه، کلش و سایر مواد خارجی باید به‌طور کامل جدا گردند. هنگام بوجاری باید دقت شود که هیچ خسارت مکانیکی به بذر وارد نشود.

3- نمونه‌برداری:

پس از بوجاری و طی آخرین مراحل آماده‌سازی بایستی نمونه‌هایی برای آزمایش کیفی بذر و تجزیه در آزمایشگاه جهت گواهی بذر تهیه شود. این کار با استفاده از ادوات اتوماتیک و یا به‌طریقه متداول یعنی تهیه نمونه با دست از کیسه‌ها یا توده‌های بذر، توسط مأمورین رسمی گواهی بذر انجام می‌گیرد. تهیه نمونه باید با دقت کافی انجام گیرد. نمونه باید نشان‌دهنده خصوصیات کل توده بذر تولید شده باشد.

4- تجزیه بذر:

گواهی‌نمودن نمونه یک بذر بوجاری‌شده مستلزم گذراندن آزمایش‌های خلوص، جوانه‌زنی، تعیین مقدار بذر علف‌های بذر و گاهی آزمون‌های بهداشت گیاهی است. جزئیات آلودگی در اینجا شمارش شده و ثبت می‌شود، سپس با استانداردهای مزرعه مقایسه می‌گردد. در آزمایشگاه تعیین کیفیت خلوص فیزیکی، میزان رطوبت، قوه نامیه و سلامت بذر مشخص می‌شود.

خلوص فیزیکی بذر: نشان‌دهنده درصد وزنی بذر سالم و رسیده در نمونه موجود می‌باشد.

قوه نامیه بذر: نشان‌دهنده درجه زنده‌بودن بذر، فعالیت متابولیکی و فعال‌بودن آنزیم‌ها است.

رطوبت بذر: یکی از مهم‌ترین عواملی که زنده‌بودن بذر را ضمن نگهداری به خطر می‌اندازد و باعث تقلیل قوه نامیه می‌گردد، رطوبت زیاد موجود در آن است. پس از برداشت، رطوبت اضافی موجود در بذور را بایستی یا به‌طور طبیعی و یا به طریق مصنوعی کم نمود، غیر از رطوبت، عوامل دیگری از قبیل خسارت حشرات، قارچ‌ها و...، به‌طور مستقیم یا غیرمستقیم باعث آلودگی بذور می‌گردد.

نتایج آزمایشگاهی نشان داده که حداکثر رطوبت برای نگهداری بذور به مدت 5-3 سال در شرایط صحیح انبارداری به شرح زیر است:

نوع بذر	یونجه	گندم	ذرت	یولاف	نخود	جو	انواع شبدر	کتان	سویا
حداکثر رطوبت	6٪	10٪	8٪	10٪	8٪	10٪	6-8٪	7٪	7٪

دمای مناسب برای نگهداری بذور، 5 تا 15 درجه سانتی‌گراد است.

تعیین وزن هزار دانه: از آنجا که محاسبه وزن یک دانه بذر سخت است و در صورت اندازه‌گیری برآورد مناسبی از توده بذر نمی‌باشد، بنابراین از وزن هزار دانه استفاده می‌شود. درشتی بذر یکی از عوامل مرغوبیت محسوب می‌شود.

ضدعفونی بذر: برای جلوگیری از رشد و توسعه عوامل بیماری‌زا و آفاتی که ممکن است درون بذر یا در بستر کاشت وجود داشته باشند، بذور را با سموم خاص ضدعفونی می‌کنند. بذرهای گواهی شده عموما ضدعفونی شده هستند.

کوتینگ (Coating) (پوشش‌دادن بذر): کوتینگ، بذر را در مقابل عفونت قارچی و پرندگان محافظت می‌کند. حجم و وزن بذور را افزایش داده و در نتیجه باعث می‌شود عملیات کاشت آسان و دقیق‌تر انجام گیرد. سازگاری بذر را با شرایط محیطی و آب و هوایی گوناگون افزایش می‌دهد. همچنین باعث افزایش قدرت جوانه‌زنی، رشد ریشه گیاه و جذب مواد غذایی می‌شود. موادی که برای پوشش بذر به کار می‌رود معمولاً شامل مواد مغذی، سموم دفع آفات، اسید هیومیک، مواد محرک و مواد حجم‌دهنده مانند پودر تالک می‌باشد. عموماً بذرهای ریز به کوتینگ نیاز دارند. مانند بذر یونجه، چغندرقند و... . (شکل 28)

5- برچسب‌زنی بذر: 

پس از آنکه بذر از تمام آزمایش‌ها عبور نموده و با ضعف و مشکلی روبه‌رو نشد، مورد گواهی قرار می‌گیرد و برچسب زده می‌شود. تعدادی از سازمان‌های گواهی بذر دارای روش تک برچسب می‌باشند که در آن اطلاعات کامل از قبیل خلوص، جوانه‌زنی، رطوبت و ... قید می‌شود. بیشتر سازمان‌های گواهی بذر دارای سیستم دو برچسب می‌باشند (برگه گواهی بذر و برگه مشخصات بذر). برچسب‌ها باید به طریقی نصب گردند که کاملاً در معرض دید بوده و امکان بازکردن بسته بذر بدون پاره‌کردن یا صدمه‌دیدن برچسب وجود نداشته باشد. این کار به سادگی با دوخت برچسب در داخل کیسه و در زیر سر کیسه امکان‌پذیر می‌باشد. (شکل 29)

6- بازاریابی:

بازاریابی بذر گواهی‌شده به عهده تولیدکننده بذر است. سازمان گواهی‌کنندة بذر عاملی برای جلب مشتری است.