فهرست مطالب

پژوهشهای راهبردی در علوم کشاورزی و منابع طبیعی - سال نهم شماره 1 (بهار و تابستان 1403)

مجله پژوهشهای راهبردی در علوم کشاورزی و منابع طبیعی
سال نهم شماره 1 (بهار و تابستان 1403)

  • تاریخ انتشار: 1402/12/24
  • تعداد عناوین: 8
|
  • احسان یزدان پناه*، شاهین اقبال سعیدی ابواسحاقی، مرتضی خمیری صفحات 1-18
    افزایش جمعیت جهان و تامین غذا یکی از چالش هایی پیش روی بشر است. یکی از موردهای بسیار مهم و تاثیر گذار برای افزایش میزان تولید مواد غذایی استفاده از مهندسی ژنتیک است؛ و کریسپرCas94 یکی از روش های نوین شناخته شده و دقیق ویرایش ژنوم است. مهمترین ویژگی های این فناوری که آن را از دیگر روش های مشابه متفاوت می کند سادگی استفاده، ارزان تر بودن، دقت و کارایی مناسب و زیاد آن است. کریسپرCas9 بهنوعی با سیستم ایمنی مربوط به توالی کوتاهی از DNA مرتبط است. در واقع کریسپر سیستم ایمنی پروکاریوتی است که موجب مقاومت به تهدیدهای خارجی، مانند DNA فاژها، پلاسمیدها و ویروس ها می شود. این سیستم دارای سه بخش اصلی است. یک بخش آنCrRNA 5 است که دارای یک توالی تکراری است که با توالی موجود در Trac RNA مکمل می باشد. CrRNA از راه مکمل خود به جایگاه هدف متصل می شود و توالی Trac RNA نیز به مکمل خود که توالی های تکراری موجود در CrRNA است، می چسبد که این ساختار فضایی موجب فراخوانی پروتیین Cas9 به جایگاه هدف می شود. در صنعت غذا سیستم کریسپر می تواند به عنوان ابزاری قدرتمند در مدیریت فرآورده های تخمیری برای استفاده از آن در افزایش مقاومت فاژی، واکسینه شدن پلاسمیدی، ویرایش ژنوم و فعالیت های ضدباکتریایی مورد استفاده قرارگیرد که در مقاله حاضر مورد بررسی قرار می گیرند.
    کلیدواژگان: تکنولوژی کریسپر، صنعت غذا، ژنوم، Cas9
  • شاهرخ زندپارسا*، علیرضا سپاسخواه، شهره دیداری صفحات 19-34
    رشد جمعیت در سال های گذشته، توسعه اقتصادی مرتبط با کشاورزی فاریاب و تغییر رژیم غذایی موجب افزایش شدید مصرف آب در ایران در سه دهه اخیر شده است. مصرف آب در ایران نسبت به آب تجدیدپذیر از چندین دهه گذشته پیوسته بیشتر از 4 برابر حد آستانه شروع تنش آبی رسیده است. برابر نتایج واکاوی ماهواره GRACE 4، مقدار تخلیه سالانه منابع آب های زیرزمینی حدود 9/15 میلیارد مترمکعب برآورد شد که این عدد به اشتباه توسط دیگر متخصصان، 7/4 میلیارد مترمکعب در سال برآورد شده است. در پژوهش حاضر، با استفاده از نتایج ماهوارهGRACE ، کسری مخزن آب های زیرزمینی در سال 1400 تا 1401 بر خلاف مقدار گزارش شده یعنی 143 میلیارد مترمکعب، بیش از 350 میلیارد مترمکعب برآورد شد. در ایران، برای متعادل کردن مصرف آب، در عمل از کاهش مصرف آب پرهیز شده است و در واقع، با ساخت سدهای زیاد و حفر فراوان چاه ها، آب بیشتری از سهمیه محیط زیست مصرف شده است. برای جلوگیری از رسیدن به شروع تنش آبی شدید یا مصرف 60% آب تجدیدپذیر، توصیه می شود که 44% از مصرف آب کشاورزی کاسته شود. این کاهش زیاد، دشواری های بسیار زیادی مانند جلب موافقت و همکاری کشاورزان برای مشارکت در کاهش مصرف آب، تحویل حجمی آب، تامین ارز کافی برای واردات محصول های کشاورزی، ایجاد شغل هایی مستقل از آب و آبیاری برای کشاورزان و افزایش شدید قیمت محصول های کشاورزی را در پی دارد.
    کلیدواژگان: آب شرب، آب کشاورزی، آب زیرزمینی، آب صنعت، ماهواره GRACE
  • احمد حسینی* صفحات 35-50
    بررسی چالش های محیط زیستی در جنگل های زاگرس از دیدگاه مدیریتی ارزشمند است و به دلیل روشن شدن وضعیت منابع طبیعی و مسیر آینده آن، از اهمیت زیادی دارد. منابع طبیعی از گذشته دور، به دلیل رابطه های اقتصادی-اجتماعی انسان با جنگل، با عامل‎های آسیب رسان بی شماری روبه رو بوده است که موجب تخریب جنگل ها و مراتع شده است. برخی از این عامل‎های آسیب رسان منشا انسانی دارند، ماننده زراعت زیراشکوب، چرای بیش از حد دام، قطع بی رویه درختان، برداشت محصول های فرعی و طرح های زغال گیری و برخی دیگر مانند تغییر اقلیم، خشکسالی، گرد و غبار، تخریب بوم سازگان، زوال درختان و آتش سوزی طبیعی ریشه در محیط طبیعی دارند. مقاله حاضر بر تخریب های محیط زیستی ناشی از بهره برداری های گذشته از منابع طبیعی و رخدادهای دهه اخیر تمرکز دارد و چالش های محیط زیستی ناشی از آن ها را بررسی کرده است. نتیجه این بررسی ها، به مشخص شدن چالش های محیط زیستی آینده منابع زیستی در ناحیه رویشی زاگرس کمک می کند. بر این اساس، اقدام های پایه ای برای مدیریت چالش ها و جلوگیری از کاهش کمی و کیفی جنگل ها و احیای آن ها مانند اجرای درست مدیریت چرای دام و آمایش سرزمین ، تقویت زادآوری گونه های جنگلی با روش های مناسب و آموزش حفظ محیط زیست در سطح مدرسه ها و دانشگاه ها و رسانه ها پیشنهاد شد.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، جنگل های بلوط، چرای دام، کاهش کمی و کیفی، زوال درختی
  • کرامت الله ایزدپناه* صفحات 51-64

    برای مدیریت موفقیت آمیز بیماری های ویروسی و شبه ویروسی گیاهان، سنجش4 موثر بیمارگرها ضروری است. سنجش ممکن است زیستی5 (مبتنی بر عفونت زایی)، ریخت شناختی6 (شکل و اندازه برای نمونه بر مبنای الکترون میکروسکوپی) یا براساس ویژگی های پروتیین و نوکلییک اسید بیمارگر باشد. شیوه های مبتنی بر ویژگی های پروتیین دربرگیرنده روش های گوناگون سرولوژیک مانند ELISA7، میکروآری، الکتروفورز و حسگرهای زیستی است. شیوه های مبتنی بر ویژگی های ژنوم بیمارگر دربرگیرنده دورگه سازی نوکلییک اسید، الکتروفورز، تراشه میکروآری، انواع واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR)8 و توالی یابی های نسل جدید (NGS)9 است. ترکیبی از روش های مختلف (مانند immuno-electron microscopy، immunoelectrophoresis  و immunocapture PCR)  نیز ممکن است بهره گیری شوند. در این مقاله به قابلیت اجرا، حساسیت، اختصاصیت و موردهای استفاده از این روش ها اشاره شده است. در حال حاضر، متداول ترین و کاراترین فناوری ها برای ردیابی هدفمند بیمارگرهای ویروسی و شبه ویروسی ELISA، PCR، LAMP10 و انواع روش های مبتنی بر این ها و برای شناسایی و ردیابی غیرهدفمند انواع بیمارگرها در گیاه، فناوری های مبتنی بر توالی یابی نسل جدید است. بیوانفورماتیک در موفقیت و پیشرفت این فناوری ها نقش برجسته ای داشته است. همه این فناوری ها بوم سازگار و در داخل کشور قابل اجرا هستند.

    کلیدواژگان: پروژه پژوهشی، ردیابی ویروس، فرهنگستان علوم، فناوری های نوین ردیابی
  • یوسف عباسپور گیلانده، سید سعید محتسبی* صفحات 65-76

    در دهه های اخیر، به کارگیری فناوری هایی مانند روباتیک، پهباد و داده های ماهواره ای، در همه فعالیت های زراعی مشاهده شده است. کشاورزی هوشمند با افزایش بهره وری نهادهای تولیدی محصول های زراعی به کشاورزان این امکان را می دهد تا به محصول بیشتری دست پیدا کنند و در عین حال از مصرف زیاد کود و دیگر مواد شیمیایی جلوگیری شود و به کاهش انتشار گاز های گلخانه ای و تغییرهای اقلیمی کمک شود. در این مقاله بررسی و آسیب شناسی و محدودیت های فناوری های نوین در کشاورزی هوشمند در جهان و ایران و ارایه راهکارهای استفاده از فناوری های نوین بوم سازگار در داخل کشور مورد توجه قرارگرفته است. به نظر می رسد مدیریت موضعی مواد غذایی در مزرعه های داخل کشور، با وجود کوچک بودن آن ها، پاسخ به نسبت خوبی را ارایه خواهد کرد. در واقع کشاورزی فرصتی عالی برای معرفی انواع روبات ها ارایه می کند. چین، ژاپن و استرالیا در زمینه تولید تراکتور های خودکار با توانایی انجام کار های مختلف در مزرعه کارهای مناسبی را انجام داده اند. استفاده از پهبادها در مزرعه های داخل کشور نشان داده است که این دستگاه ها می توانند بازده مصرف سم را حدود 30% افزایش دهند. نوع دیگری از پهباد ملی که در داخل کشور طراحی و ساخته شده است، از نظر نوع موتور های الکترونیک، نوع عملیات و خدمات، دوربین و حسگرها، نوع پرواز و نوع پایشی که انجام می دهد، برتری های فراوانی نسبت به مشابه خارجی خود دارد. انتظار می رود این فناوری ها در قالب کشاورزی هوشمند، سختی کار  انسان در مزرعه را تا سطحی بسیار پایین تر از پیش، کاهش دهند.

    کلیدواژگان: بوم سازگار، پهباد، توزیع نهاده، روبات های کشاورزی، کشاورزی دقیق
  • ساره هاشمی*، مسعود احمدزاده صفحات 77-90
    برای حرکت بسوی کشاورزی مولد و سالم باید افزون بر تولید خوراک سالم، همزمان از یکپارچگی محیط زیست برای نسل های آینده محافظت شود. برخی از میکروارگانیسم ها در خاک با سازوکارهایی مانند جذب و افزایش حلالیت مواد معدنی، کنترل زیستی بیمارگرهای گیاهی و حفاظت از تنش های نازیوا، موجب افزایش رشد گیاه می شوند. آن ها همچنین موجب بهبود کیفیت مواد گیاهی می شوند. این میکروارگانیسم ها که به نام پروبیوتیک گیاهی شناخته می شوند، می توانند به عنوان حاصلخیزکنندهای زیستی در تولید محصول های گیاهی به کار روند. پروبیوتیک های گیاهی با هر سیستم کشاورزی از جمله سیستم ارگانیک سازگار هستند و در حفاظت از محیط زیست، کاهش نیاز به مصرف سم های شیمیایی، حفظ و اصلاح ساختار خاک و تولید غذای مورد نیاز برای جمعیت رو به افزایش جهان نقش ویژه ای دارند. آگاهی و درک بهتر از عملکردهای پروبیوتیک های گیاهی به پذیرش سریع سودمندی ها و کاربرد این میکروارگانیسم ها انجامیده و قابلیتی برای چیرگی بر دشواری های پذیرش این فرآیند مدیریتی ایجاد می دهند. برخی از راهکارها برای سرعت بخشیدن به پذیرش این موضوع عبارتند از افزایش آموزش و آگاهی کشاورزان و بهره وران کشاورزی در زمینه نمونه های کاربردی موفق؛ نشان دادن سودمندی های مادی و محیط زیستی کنترل زیستی نسبت به کنترل شیمیایی و همچنین، سیاست ها و تشویق کاربرد پروبیوتیک های گیاهی از راه حمایت های دولتی و خصوصی. در مقاله حاضر، افزون بر پرداختن به اهمیت پروبیوتیک های گیاهی و کاربرد آن ها برای رسیدن به سیستم کشاورزی سازگار با محیط زیست و پایدار، به چالش های پیش رو در زمینه کاربرد این شیوه مدیریتی و راهکارهای رفع این چالش ها نیز پرداخته شده است.
    کلیدواژگان: باکتری های پروبیوتیک، خوراک سالم، محیط زیست، کنترل زیستی
  • مرتضی خشخوی، ضحی مختارزاده صفحات 91-95

    با بهره گیری از Google Form، برای اعتبارسنجی مجله پژوهش های راهبردی در علوم کشاورزی و منابع طبیعی، پرسشنامه ای برای 3 گروه نویسندگان، داوران و اعضای گروه علوم کشاورزی با 6 پرسش کلی، ارسال شد. پس از دریافت دستکم 20 پاسخ از هر گروه، بر پایه گزارش این پایگاه، جمع بندی نتایج برای هر 3 گروه در جدول های 1 تا 3 آورده شده است.

  • امیر اسعدالدین صفحات 96-97
|
  • Ehsan Yazdanpanah *, Shahin Eghbalsaid Aboeshaghi Abueshaghi, Morteza Khomeiri Pages 1-18
    Increasing world population and food supply is one of the challenges facing mankind. One of the most important and effective ways to increase food production is the use of genetic engineering; and CrisperCas9 is one of the new known and accurate genome editing methods. Simplicity of use, cheaper, accuracy and proper efficiency are among the most important features of this technology that make it different from other similar methods. CrisperCas9 is somehow related to the immune system related to a short sequence of DNA. In fact, CRISPR is the prokaryotic immune system that creates resistance to external threats, such as DNA phages, plasmids, and viruses. This system has three main parts. A part of it is CrRNA which has a repetitive sequence. which is complementary to the sequence in Trac RNA. CrRNA binds to the target site through its complement, and the Trac RNA sequence also binds to its complement, which is the repetitive sequences in CrRNA. This spatial structure causes the Cas9 protein to be called to the target site. In the food industry, the CRISPR system can be used as a powerful tool in the management of fermentation products for its use in increasing phage resistance, plasmid vaccination, genome editing, and antibacterial activities, which are reviewed in this article.
    Keywords: Cas9, CRISPR technology, Food Industry, genome
  • Sh. Zad-Parsa *, A.R. Sepaskhah, S. Didari Pages 19-34
    In recent decades, Iran has witnessed a noteworthy surge in agricultural water consumption due to population growth, economic development accompanied by irrigated agricultural lands, and changes in dietary habits. Unfortunately, the ratio of consumption to renewable water has consistently exceeded four times the threshold of water stress for several decades.  A recent analysis of annual groundwater depletion using the GRACE satellite observations was estimated to be about 15.9 BCM/year, significantly higher than the previously estimated value of 4.7 BCM/year obtained using the conventional estimation methods. In fact, this research estimated that the accumulated depletion of groundwater supply in 2021 could be more than 350 BCM, contrary to the reported amount of 143 BCM. Despite the severity of the situation, water consumption in Iran has not been adequately reduced to balance the low recharge rate of its water resources.  In fact, by building many dams and digging many wells, more water than the share of the environment has been consumed. To prevent environmental severe water stress or consumption of 60% of renewable water, a 44% reduction in agricultural water consumption is necessary. However, achieving this significant reduction in agricultural water consumption, it poses several social and economic challenges, such as gaining the consent and cooperation of farmers to participate in reducing water usage, ensuring accurate measurement of water delivery, securing sufficient foreign currency for importing agricultural products, creating alternative job opportunities for farmers, and leading to a significant increase in the price of agricultural products.
    Keywords: Agricultural Water, Drinking Water, Grace, Groundwater, Industrial water
  • Ahmad Hosseini * Pages 35-50
    Examining the environmental challenges of natural resources is valuable from a management point of view and is of great importance due to clarifying the state of natural resources and its future path. Since the distant past, natural resources have been faced with many destructive factors due to the socio-economic relations of people with the forest, which has caused the forests and pastures to undergo serious destruction. Some of these destructive factors include under forest layer agriculture, extensive livestock grazing, indiscriminate cutting of trees, harvesting of none wood-products and coal mining projects, which are of human origin. Some other destructive factors that are the result of the events of the last decade in the area of Zagros forests include regional climate changes, drought, dust, desertification and expansion of deserts, tree decline and fires. The current article focuses on the environmental destructions resulting from the past exploitation of natural resources and from the events of the last decade, and has examined the resulting environmental challenges. The result of these investigations was the determination of the future environmental challenges of natural resources in the Zagros vegetation area. Based on this, basic measures to manage the challenges and prevent the quantitative and qualitative reduction of forests and their restoration include the correct implementation of livestock grazing and land use management, strengthening the regeneration of forest species with appropriate methods and environmental education at the level of schools, universities and media were suggested.
    Keywords: climate change, Livestock grazing, Oak forests, Quantitative, qualitative reduction, Tree decline
  • K. Izadpanah * Pages 51-64

    Effective assay of the disease agents is a prerequisite for successful management of plant diseases caused by viruses and virus-like pathogens. The assays may be biological (i.e., based on infectivity), morphological (shape and size, e.g., based on electron microscopy), or based on the properties of the pathogen proteins and nucleic acids. Methods based on the properties of the pathogen proteins include various serological techniques such as enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), microarray, electrophoresis and certain types of biosensing. Methods based on the properties of the pathogen genome include hybridization tests, microarray chips, polymerase chain reaction (PCR) and next generation sequencing (NGS) technologies. Combinations of these methods such as immuno-electron microscopy, immuno-electrophoresis and immunocapture PCR may also be used. In this article feasibility, sensitivity, specificity and uses of these techniques are pointed out. At the present the most commonly used methods for targeted detection of plant pathogens are various modifications of ELISA, LAMP and PCR. Types of NGS technologies are the methods of choice for non-target assay of plants for these pathogens. Bioinformatics tools have played an unparalleled role in the advancement of new technologies. All technologies are eco-compatible and can be used or adapted in the country.

    Keywords: Academy of Sciences, New detection technologies, Research projects, Virus detection methods
  • Yousef Abbaspour-Gilandeh, Seyed Saeid Mohtasebi * Pages 65-76

    In recent decades, the deployment of technologies such as robotics, unmanned aerial vehicles, and satellite operations has become increasingly evident in all farming activities. The revolution known as smart agriculture, employed to enhance the efficiency of agricultural products, allows farmers to achieve higher yields while minimizing the use of fertilizers and other chemicals, thereby contributing to a reduction in greenhouse gas emissions and mitigating climate change. This paper investigates and analyzes the challenges and constraints of eco-friendly innovative technologies in the field of smart agriculture globally and in Iran. It also proposes indigenous solutions for the localization of eco-friendly innovative technologies within the country. The localized management of nutrients in domestic farms, despite their small size, is expected to provide relatively positive outcomes. Agriculture presents an excellent opportunity for the introduction of various types of robots. Countries such as China, Japan, and Australia have made significant strides in the development of automated tractors capable of performing various tasks on the farm. The use of drones in domestic farms has demonstrated an increase of approximately 30% in pesticide consumption efficiency. A national type of drone developed within the country has significant advantages over its foreign counterparts in terms of electronic engines, operational types and services, cameras and sensors, flight types, and monitoring functions. It is anticipated that the mentioned technologies, as part of smart agriculture, will significantly reduce the human labor intensity in farms to a much lower level than before.

    Keywords: Precision agriculture, Agricultural robots, Drones, Input distribution, Adaptive ecosystem
  • Sareh Hashemi *, Masoud Ahmadzade Pages 77-90
    It is necessary to move towards a productive and environmentally friendly agricultural system. Some microorganisms known as plant probiotics, can be used as biological fertilizers in the production of crops. Plant probiotics are compatible with any agricultural system, including the organic system, and play a special role in protecting the environment, reducing the need to use chemical pesticides, maintaining and improving the soil structure, and producing food for the growing world population. A better awareness and understanding of the functions of plant probiotics leads to accelerate the acceptance of the advantages and use of these microorganisms and creates a potential to overcome the obstacles to the acceptance of this management process. Some of the solutions to accelerate the adoption of biological control are increasing the awareness of farmers and stakeholde in the field of successful applied examples, clarifying the economic and environmental benefits of biological control as compared to chemical control, as well as incentive policies for the use of plant probiotics through the government and private sectors.  In this article, in addition to addressing the importance of plant probiotics and their application to achieve an environmentally friendly and sustainable agricultural system, the challenges of using this management method and the solutions to solve these challenges have also been discussed.
    Keywords: Plant probiotics, biological control, Probiotic bacteria, Sustainable agriculture