بیوشیمی کشاورزی چیست و چه کاربردی دارد؟

موجودات ذره‌بینی، گیاهان، جانوران و به طور کلی همه‌ی موجودات زنده از مولکول‌های فاقد حیات و بیجان تشکیل شده‌اند و هنگامی‌که این مولکول‌ها به طور انفرادی و جدای از موجود حیات‌دار مورد بررسی و

موجودات ذره‌بینی، گیاهان، جانوران و به طور کلی همه‌ی موجودات زنده از مولکول‌های فاقد حیات و بیجان تشکیل شده‌اند و هنگامی‌که این مولکول‌ها به طور انفرادی و جدای از موجود حیات‌دار مورد بررسی و مطالعه قرار گیرند، از تمامی قوانین فیزیکی و شیمیایی حاکم بر جامدات تبعیت می‌کنند. با این وجود تجمع هدف‌دار ذرات مولکولی تشکیل‌دهنده‌ی موجودات زنده به صورت یک‌واحد جاندار، صفاتی را به آن می‌بخشد که گرد‌آوری ساده‌ی مواد مختلف بیجان با یکدیگر فاقد آنها می‌باشد. پژوهش‌های مبتنی بر علم بیوشیمی، دانشی را به‌وجود می‌آورند که بشر به‌کمک آن به ترکیب و واکنش‌های شیمیایی درون سلول و اعمال اندام‌های موجودات زنده شناخت پیدا می‌کند.

آشنایی و یافتن ساختمان‌ شیمیایی ترکیبات تشکیل‌دهنده موجودات زنده و چگونگی واکنش‌های بیوشیمیایی در جانداران، زمینه‌ی رسیدن به آگاهی بیشتر از نحوه‌ی عمل و چگونگی فعالیت‌های اندام‌های موجودات زنده را فراهم می‌نماید و مارا به‌سوی شناخت بهتری از دانش زیستی هدایت می‌کند و این امکان را به انسان می‌دهد که در مقابل پیچیدگی‌ها و مسائل فراوانی که در موجودات زنده وجود دارند پاسخ مناسبی داشته باشد.

با وجود اینکه میزان و نسبت کلی مواد شیمیایی تشکیل‌دهنده‌ی ساختمان سلول موجودات زنده ثابت است ولی مولکول‌های آنها، به‌منظور ادامه‌ی زندگی و انجام فعالیت‌های حیاتی، لازم است که همیشه تجدید و نوزایی شوند. فرایند تجدید و نوسازی ترکیبات بین موجود زنده و محیط اطراف خود به‌طور همیشگی و حتی در ثابت‌ترین سلول‌ها در جریان است. از آغاز تولد داده‌های علمی به نام بیوشیمی (Biochemisty) دیرزمانی نمی‌گذرد، ولی دانش جوان بیوشیمی بعد از ظهور در عرصه‌ی تبیین و توجیه معارف ذاتی موجود در خلقت هدف‌دار خداوند، از پیشرفت‌ شگرفی برخوردار شده است. در دنیای امروز اصول و روش‌های این دانش از ارکان علوم زیستی به‌ویژه علوم نوین کشاورزی محسوب می‌گردد.

روش‌های علمی و فناوری پیشرفته‌ای که در دانش بیوشیمی به‌کار گرفته می‌شود، ناشناخته‌های گوناگون پدیده‌های پیچیده زیستی را به‌تدریج در مقابل دیدگان مشتاق شناخت این پدیده‌ها، روشن می‌سازد. در سال‌های اخیر در این علم به‌جای شناخت اعضای تشکیل‌دهنده‌ی موجودات حیات‌دار در سطح بافتی، مولکول‌ها و وظایف زیستی آنها در موجودات زنده، در سطح مولکولی مورد بررسی قرار می‌گیرند که آنرا بیولوژی مولکولی می‌نامند. بیولوژی مولکولی و ژنتیک، رشته‌هایی از دانش بشری هستند که از یافته‌های به‌دست آمده، با نگرش جدید به موجودات زنده، به دست آمده‌اند که در زمینه‌ی ماهیت و سازمان مولکولی سلول و نیز دانسته‌های علمی مربوط به چگونگی انجام واکنش‌های زیستی در سطح مولکول‌های تشکیل‌دهنده‌ی اندام‌های درون سلولی سخن می‌گویند.

پژوهش‌هایی که در زمینه‌ی فعالیت‌های حیاتی موجودات زنده گیاهی تاکنون انجام گرفته نسبت به مطالعات انسانی بسیار محدودتر است. به نظر می‌رسد که یکی از دلایل مهم این عقب‌ماندگی اهمیت و نقش کلیدی این علم در مطالعه‌ی پدیده‌های ناشناخته‌‌ی انسان است که جامعه به‌منظور یافتن آن حاضر به سرمایه‌گذاری بیشتری است. ثمره‌ی مطالعات بیوشیمیایی در سطح مولکول‌های تشکیل‌دهنده‌ی گیاهان خمیرمایه‌ی علم بیوتکنولوژی کشاورزی است که در سالهای اخیر مورد توجه بسیاری از کشورهای پیشرفته‌ی دنیا قرار گرفته است.

داده‌های بیوشیمیایی کشاورزی می‌تواند تحول عظیمی را در میزان تولید فراورده‌های غذایی و دارویی، دگرگونی و اصلاح روش‌های مبارزه با آفات و بیماری‌های گیاهی در راستای کاهش مصرف سموم شیمیایی و حفظ سلامت محیط زیست، اصلاح ژنتیکی گیاهان از طریق مهندسی ژنتیک، تولید فراورده‌هایی که تاکنون امکان تهیه‌ی آنها به روش های معمولی میسر نبوده است، اصلاح و تغییر فرایندهای کاشت، داشت و برداشت محصولات کشاورزی به وجود آورد. کاربرد بیوشیمی در علوم کشاورزی قابلیت تغییر و یا وارد کردن یک DNA جدید به داخل سلول‌های گیاهی در بسیاری از محصولات عمده‌ی کشاورزی مانند ذرت، گندم، سویا، پنبه و برنج در حال حاضر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اهداف اولیه‌ی استفاده از این تکنولوژی تولید گیاهانی با مقاومت بیشتر در مقابل آفات و علف‌کش‌ها بوده است. ولی اکنون به‌دنبال تولید محصولاتی هستند که همراه با تولید بیشتر و داشتن کیفیت غذایی بالاتر بتوانند روغن، قند و پروتئین ویژه تولید کنند. مهندسی ژنتیک گیاهان از سال ۱۹۸۳ شروع شده است. در آن زمان محققین گزارش کردند که پلاسمید Ti به‌دست آمده از آگروباکتریوم تومفاسینز، باکتری‌ای که در خاک زندگی می‌کند، می‌تواند به‌نحوی اصلاح شود که یک دی‌ان‌ای خارجی را به بافت ژنی گیاه منتقل نماید. علاوه‌بر این، یک نشانگر مقاوم به آنتی‌بیوتیک می‌تواند برای انتخاب سلول تغییریافته که در نهایت به صورت گیاه معمولی و پرمحصول جدید در می‌آید به کار گرفته شود. تولید گیاهان اصلاح‌شده‌ی ژنتیکی (تراریخته)، به‌سرعت وسیله‌ی مهمی برای تحقیقات علمی و روش‌های تغییر خواص بسیاری از گیاهان زراعی گردید.