فهرست مطالب

مجله زیست فناوری گیاهان زراعی
پیاپی 7 (پاییز 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/11/26
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمدرضا عظیمی، قاسم حسینی سالکده صفحات 1-13
    کمبود آب و دمای بالا مهم ترین عوامل محیطی محدودکننده تولید گیاهان در بسیاری از مناطق دنیا است. خشکی با ممانعت از بیان پتانسیل ژنتیکی گیاهان زراعی، تولید را محدود می کند. ژن های زیادی در شرایط خشکی تحریک می شوند که برای مطالعه نحوه بیان این ژن ها از ابزارهای گوناگونی نظیر الگوی تظاهر بیان ژنی و آنالیز پروتئوم بافت های مختلف گیاهی (پروتئومیکس) استفاده شده است. در این آزمایش با استفاده از راهکار پروتئومیکس، مطالعه جامعی برای بیان ژن های پاسخ دهنده به تنش خشکی و تغییرات ملکولی ایجاد شده در اثر این تنش در سطح پروتئین های برگ پرچم انجام شد. این آزمایش بصورت فاکتوریل 2×2 انجام گردید. فاکتورهای آزمایشی شامل (رقم مقاوم Babexو رقم حساس Seri) و آبیاری با دو سطح (آبیاری نرمال و اعمال تنش) بودند. اعمال تنش قبل از شروع مرحله گل شکفتگی و میزان آن 50% ظرفیت مزرعه ای در نظر گرفته شد. با آنالیز پروتئوم، آنزیم ها و پروتئین هایی که در اثر اعمال تنش تغییر بیان نشان دادند، در گروه های پروتئینی مختلف طبقه بندی شدند. نتایج نشان داد که رقم مقاوم مکانیسم های متفاوتی را برای تحمل خشکی مورد استفاده قرار می دهد، اما بیشترین پروتئین های شناسایی شده در گروه پروتئین های دخیل در تنش اکسیداتیو قرار داشتند. پروتئین هایی که در دفاع اکسیداتیو نقش دارند با سم زدایی و زدودن رادیکال های آزاد، از مرگ سلولی جلوگیری کرده و با کمک به بقای سلول های برگ، آنها را در انجام فعالیت هایفیزیولوژیک و به ویژه فتوسنتز پویا و فعال نگه می دارد. این موضوع با توجه به ماهیت بافت قابل توجیه می باشد، زیرا تراکم رادیکال های آزاد در برگ بیشتر بوده ولی با فعالیت آنزیم های دفاعی، رقم مقاوم توانسته است به خشکی مقاومت نشان دهد.
    کلیدواژگان: گندم، پروتئومیکس، تنش خشکی، برگ پرچم
  • آرزو محمدیان فارسانی، حمید حاتمی ملکی، رضا درویش زاده، فرامرز هوشیاردل صفحات 15-23
    بیماری ساقه سیاه یکی از مهم ترین بیماری های قارچی آفتابگردان است. استفاده از ژنوتیپ های مقاوم به این بیماری یکی از اقتصادی ترین روش های کنترل آن است. در این مطالعه، میزان رونوشت ژن های فنیل آلانین آمونیا- لیاز 2 (PAL2) و پروتئین شبه توماتین (TLP) در ژنوتیپ های AS613 و ENSAT-B5 و ژنوتیپ جهش یافته M5-54-1 آفتابگردان بعد از آلودگی با جدایه های MA6، MP8 و MP10 قارچ Phoma macdonaldii Boerema عامل بیماری ساقه سیاه آفتابگردان با روش RT-PCR کمی بررسی شد. نتایج نشان داد که سطح رونوشت ژن های PAL2 و TLP به طور معنی داری تحت تاثیر جدایه، ژنوتیپ و اثر متقابل ژنوتیپ- جدایه می باشد. در این مطالعه، میزان رونوشت ژن های PAL2 و TLP در برابر جدایه MP8 بیشترین افزایش را نشان داد. در بین ژنوتیپ های مورد مطالعه، میزان رونوشت ژن های PAL2 و TLP در ژنوتیپ ENSAT-B5 بیشترین افزایش را نشان داد. ژنوتیپ های مقاوم و حساس به ترتیب دارای سطح بالا و پایین از رونوشت ژن های PAL2 و TLP بودند.
    کلیدواژگان: آفتابگردان روغنی، بیماری ساقه سیاه، فنیل آلانین آمونیا، لیاز2، پروتئین شبه توماتین، RT، PCR کمی
  • صادق ایمانی، راهله رهباریان، علی معصومی، سعید خاوری خراسانی صفحات 25-34
    مطالعات سیتوژنتیکی یکی از روش های تاکسونومی مدرن می باشد که ما را جهت تهیه کاریوتیپ گونه ها، شناسایی گونه های دیپلوئید، پلی-پلوئید، پدیده های هیبریداسیون، شناسایی خصوصیات کروموزومی چون اندازه و شکل کروموزومی، تنوع ژنتیکی، یافتن قرابت خویشاوندی و پیوستگی بین گونه ها، جنس ها و خانواده ها یاری می رساند. در این مطالعه 8 توده ی مختلف کاسنی که عبارت بودند از توده ی کرج، تفت، تفرش، خمین، تالش، سمیرم، ملاثانی و بافت، با استفاده از ویژگی های سیتوژنتیکی مورد ارزیابی قرار گرفتند. پس از بررسی های کروموزومی مشاهده گردید که تمامی توده های مذکور دارای عدد پایه ی کروموزومی x=9 و سطح پلوئیدی دیپلوئید (2n=2x=18)، ولی از لحاظ اندازه-های کروموزومی بسیار متنوع (از 97/0 میکرومتر تا 56/5 برای بازوی کوتاه و 02/1 میکرومتر تا 14/7 برای بازوی بلند) می باشند و در تمامی کروموزوم های موجود هیچ گونه ماهواره ای مشاهده نگردید. در دسته بندی توده ها به روش تجزیه ی کلاستر نیز توده های بافت و تالش در یک خوشه، توده های تفرش و خمین در خوشه ایدیگر و توده های تفت، سمیرم و ملاثانی در یک خوشه قرار گرفتند. چون تفاوت و تنوع به لحاظ صفات مورد بررسی دیده شد در برنامه های اصلاحی انتظار می رود لاینهای مربوط به کلاسها یا خوشه های مختلف هتروزیس بیشتری در تلاقی نشان دهند. همچنین بر اساس جدول دوطرفه ی استبینز توده های تفرش و خمین در کلاس کاریوتیپی 1A و بقیه ی توده ها در کلاس 2Bقرار گرفتند.
    کلیدواژگان: تیره ی آستراسه، سطح پلوئیدی، کاریوتیپ، گیاه دارویی
  • صهبا طوسی، فرهاد شکوهی فر، سعید ملک زاده شفارودی، عبدالرضا باقری صفحات 35-47
    ژن های اثرگذار (effector genes) نقش کلیدی را در برهم کنش میان بیمارگر و گیاه ایفا می کنند. جستجوی همولوگ ژن های اثرگذار از زمان گزارش تعدادی از این ژن های در فرم اختصاصی Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (Fol) در دیگر فرم های اختصاصی آغاز شده است. اخیرا، با بهره گیری از روش های مبتنی بر بیوانفورماتیک همولوگ ژن اثرگذار Fol-SIX1 از فرم اختصاصیFusarium oxysporum f. sp. melonis (Fom) گزارش شده است. در این مطالعه آنالیز عملکرد ژن Fol-SIX1 با هدف بررسی برهمکنش این ژن با ارقام افتراقی ملون حامل ژن های مقاومت، انجام شد. توالی کدکننده ژن Fol-SIX1 از سازه pTS1 طی سه مرحله در وکتور جفتی pCAMBIA3301 همسانه سازی شد و با استفاده از روش های کلنی PCR و هضم آنزیمی تایید گردید. صحت توالی سازه بیانی pCaS1 با توالی یابی دوجهته بوسیله آغازگرهای PSh4-F2 و PSh51-Rمورد بررسی قرار گرفت. روش بیان موقت مبتنی بر تزریق اگروباکتریوم برای بیان ژن Fol-SIX1 در برگ ارقام ملون استفاده شد. آنالیز کارکرد ژن Fol-SIX1 با تزریق سویه LBA4404 حامل سازه بیانی pCaS1 در برگ ارقام ملون انجام شد. برگ ارقام Charentais T (Ch-T)و Charentais Fom2 (Ch-Fom2) پس گذشت 24 ساعت در ناحیه تزریق علائم سبزخشکی ناشی از مرگ سلولی در پاسخ به بیان موقت ژن Fol-SIX1 بروز یافت در حالیکه در ارقام Charentais Fom1(Ch-Fom1) و BG5384 (BG) تا 48 ساعت پس از تزریق نیز پاسخی بروز نیافت.
    کلیدواژگان: تزریق اگروباکتریوم، ژن های اثرگذار، ژن Fol، SIX1، بیان موقت
  • رحیم مهرابی، محسن سرهنگی، الهام الا حسنی، حبیب الله قزوینی، فرزاد افشاری صفحات 49-58
    زنگ زرد، قهوه ای و سیاه گندم از پر خسارت زاترین بیماری های گندم در ایران و جهان هستند. استفاده از ارقام مقاوم به این بیماری ها، موثرترین و اقتصادی ترین روش کنترل آن ها می باشد. در حال حاضر برای تعداد قابل توجهی از ژن های مقاومت به این سه بیماری، نشانگرهای مولکولی مرتبط شناخته شده است. در این تحقیق ارقام گندم نان در دست معرفی چهار اقلیم کشور جهت تشخیص حضور و عدم حضور ژن ها و یا جایگاه های ژنی مقاومت در مرحله ی گیاه کامل و گیاهچه ای شامل Lr46/Yr29/Pm39، Lr34/Yr18/Pm38، Lr67/Yr46، Sr2/PBC، Sr24/Lr24، Sr26، Sr31/Yr9/Lr26، L21، Sr38/Yr17/Lr37، Srcad و Lr29 با استفاده از نشانگرهای مولکولی پیوسته با آن ها مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که جایگاه های ژنی Lr46/Yr29/Pm39، Lr34/Yr18/Pm38 هر کدام در 4 لاین، Lr67/Yr46 در 5 لاین، و جایگاه های ژنی Sr31/Yr9/Lr26 و Sr38/Yr17/Lr37 نیز هرکدام فقط در یک لاین دیده شدند. سایر جایگاه های ژنی در هیچ کدام از لاین های مورد بررسی مشاهده نشدند. نتایج به دست آمده از این تحقیق نشان می دهد که فراوانی حضور این ژن ها در ارقام در دست معرفی پایین بوده و بنابراین بایستی در برنامه های اصلاح برای مقاومت به این بیماری ها از لاین های حاوی ژن های مقاومت استفاده گردد تا باعث افزایش فراوانی حضور این ژن ها در ارقام اصلاح شده شود.
    کلیدواژگان: گندم، زنگ سیاه، زنگ زرد، زنگ قهوه ای، نشانگرهای مولکولی
  • کسری اصفهانی، علی هاتف سلمانیان صفحات 59-69
    ناقلین دوتایی مرسوم مثل pBI121 که هنوز به طور گسترده ای در انتقال ژن به گیاه به واسطه آگروباکتریوم استفاده می شوند، عمدتا تعداد محدودی جایگاه منحصر به فرد شناسایی آنزیم های برشی در جایگاه همسانه سازی خود دارند. همچنین این ناقل ها فاقد بسیاری از عناصر و توالی های مفید مثل توالی های مورد استفاده در خالص سازی پروتئین نوترکیب هستند. در این مقاله یک ناقل بیانی جدید گیاهی با جایگاه همسانه سازی توسعه یافته شامل توالی شناسایی 13 آنزیم برشی منحصر به فرد، توالی رمز کننده His-Tag با تکرار هشت اسید آمینه هیستیدین برای خالص سازی پروتئین نوترکیب، توالی مورد شناسایی آغازگر عمومی M13، به عنوان آغازگر معکوس توالی یابی معرفی می شود. پس از طراحی و ساخت این ناقل، صحت ساخت آن با روش های مولکولی مانند PCR، بررسی الگوی هضم آنزیمی و تعیین توالی تایید شد. برای بررسی کارآیی ناقل جدید، ژن گزارشگر -galactosidase β در آن همسانه سازی شده و سازه حاصل و همچنین ناقل pBI121 به عنوان کنترل، به آگروباکتریوم تومی فاشینس سویه LBA4404 منتقل و در نهایت به گیاه توتون، رقم سامسون منتقل شدند. پس از انجام مراحل باززایی، انتقال ناحیه T-DNA این ناقل به گیاهچه های توتون با روش PCR بررسی و تایید شد. سنجش فعالیت GUS در گیاهان تراریخت حاکی از بیان موثر ژن گزارشگر و کارآیی ناقل جدید در تراریختی گیاه می باشد.
    کلیدواژگان: ناقل بیانی گیاهی، انتقال ژن به واسطه آگروباکتریوم، تراریختی گیاه، pBI105
|
  • Mohammad Reza Azimi, Ghasem Hosseini Salekdeh Pages 1-13
    Water shortage is one of the most important environmental factors in limiting plant production worldwide. Molecular breeding may help to develop drought tolerant plants. Proteomics approach can help in comprehensive analysis of stress responsive genes and identification of drought signaling pathways. These drought tolerance candidate genes or their regulatory genes may be further analyzed for their possible implication in increase plant tolerance to drought stress. In this studied we analyzed the changes in proteome of wheat flag leaf in response to drought. We compared a drought tolerant with drought susceptible genotypes under normal and stress well-watered and stress conditions. Stressed plants were exposed to 50% field capacity before anthesis. Out of 900 proteins analyzed across two dimensional gels، 57 protein spots showed significant differences in response to stress. Of these، 42 protein spots could be identified using mass spectrometry analysis. Differentially expressed proteins and enzymes could be grouped in different functional groups. Our results showed that tolerant genotype may use various mechanisms particularly the up-regulation of genes involved in oxidative stress defense in flag leaf. This may help the tolerant genotypes to better remove reactive oxygen species generate by stress in flag leaf and maintain its physiological and photosynthetic activities.
    Keywords: Wheat, proteomics, drought stress, flag leaf
  • Arezo Mohamadian Farsani, Hamid Hatami Maleki, Reza Darvishzadeh, Faramarz Hoshyardel Pages 15-23
    Black stem disease is one of the most important fungi diseases of sunflower. The use of resistant genotypes is potentially one of the economical ways for its control. In this study، expression level of genes including phenylalanine ammonia-lyase 2 (PAL2) and thaumatin-like protein (TLP) were measured in sunflower genotypes including ENSAT-B5، AS613 and mutant genotype M5-54-1 infected with MA6، MP8 and MP10 isolates of Phoma macdonaldii via quantitative RT-PCR technique. Results revealed that transcript levels of the both PAL2 and TLP genes were significantly affected by isolate and genotype and genotype-isolate interactions. In this study، the expression levels of genes PAL2 and TLP showed higher increase against the MP8 isolate. Among studied genotypes، genotype ENSAT-B5 possessed highest increasing in expression levels of genes PAL2 and TLP. The resistant and susceptible genotypes had possessed high and low transcript levels of PAL2 and TLP and disease symptoms were seen in susceptible genotypes.
    Keywords: Sunflower, Black stem disease, Phenylalanine ammonia, lyase2, Thaumatin like protein, Quantitative RT, PCR
  • Sadegh Imani, Rahele Rahbarian, Ali Masoumi, Saeed Khavari Khorasani Pages 25-34
    Cytogenetical studies and karyotypes can be used for many purposes such as، to study chromosomal characteristics، identifying diploid and poly ploid species and hybridization process، to study of genetic diversity and finding taxonomic relationships، and to gather information about past evolutionary events. In this study، 8 ecotypes of Cichorium intybus L. Included Karaj، Taft، Khomein، Talesh، Semirom، Mollasani and Baft investigated based on cytogenetic characteristics. Results showed that all the studied ecotypes are diploid (2n=2x=18). But the length of the chromosomes is very diverse (from 0. 97 to 5. 56 µm for the short arm and from 1. 02 to 7. 14 µm for the long arm). There was no satellite in all chromosomes. In classifying based on cluster analysis method، Baft and Talesh ecotypes were in a same cluster and Tafresh and khomein ecotypes were in another cluster. Also Taft، Semirom and Mollasani ecotypes were in the third cluster. Because of the differences and diversity of traits، is expected that different clusters show more heterosis in crosses and it can be used in breeding programs. According to stebbins table، Tafresh and khomain ecotypes were in 1A class and other ecotypes were in 2B class.
    Keywords: Asteraceae Family, Ploidy Level, Karyotype, Medicinal Plant
  • Sahba Toosi, Farhad Shokohifar, Saeed Malekzadeh Shafarodi, Abdolreza Bagheri Pages 35-47
    Melon Vascular wilt caused by a soil-borne pathogen، Fusarium oxysporum f. sp melonis (Fom) is a distractive disease. The use of resistant cultivars is an effective way for controlling this fungus. Clear view about the interaction between virulence and resistant genes could provide applicable knowledge to design breeding programs. Fungus effector genes play a critical role during the plant-pathogen interactions. Exploring for the homologous of effector genes in different formae speciales started since some effector genes have been reported from Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (Fol). Recently، using bioinformatics assisted approach a homologous Fol-SIX1 effector gene has been reported from Fom. Here we performed a functional analysis study to reveal interactions between Fol-SIX1 and the melon differential varieties harboring defined R genes. Coding sequence of Fol-SIX1 from the pTS1 construct was subcloned in the pCAMBIA3301 binary vector in three steps and confirmed by colony PCR and digestion analysis. The accuracy of the expression construct، pCaS1 was evaluated by bidirectional sequencing using the PSh4-F2 and PSh51-R primers. Agroinjection-mediated transient expression approach was used to express Fol-SIX1 in leaves of the melon varieties. Functional analysis of Fol-SIX1 was performed by agroinjection of LBA4404 carrying pCaS1 into the leaves of melon lines. the leaves of Ch-T and Ch-Fom2 varieties developed a green dried symptom in response to transiently expressed Fol-SIX1 at 24 hours post injection (hpi)، while Ch-Fom1 and BG lines did not responsive to the infection until 48 hpi.
    Keywords: Agroinjection, Effector gene, Fol, SIX1, Transient expression
  • Rahim Mehrabi, Mohsen Sarhangi, Elham Ala-Hassani, Habibolah Ghazvini, Farzad Afshari Pages 49-58
    Yellow، leaf and stem rusts are among the most devastating diseases of wheat in Iran and worldwide. The use of resistant cultivars is the most effective and economic approach to control these diseases. To date، a significant number of molecular markers linked to the resistance loci to these diseases have been identified. In this study، pre-released wheat lines of four major wheat climate zones of Iran were evaluated for the presence or absence of molecular markers linked to 11 resistance loci including Lr46/Yr29/Pm39، Lr34/Yr18/Pm38، Lr67/Yr46، Sr2/PBC، Sr24/Lr24، Sr26، Sr31/Yr9/Lr26، L21، Sr38/Yr17/Lr37، SrCad and Lr29. The results showed that Lr46/Yr29/Pm39، Lr34/Yr18/Pm38 and Lr67/Yr46 loci existed in four and five genotypes، respectively، while Sr31/Yr9/Lr26 and Sr38/Yr17/Lr37 loci existed only in one genotype. The remaining genotypes did not possess markers linked to resistance loci tested in this study. The results showed that the frequency of presence of these loci in pre-released lines is low and، thus، lines possessing the resistance loci should be incorporated in wheat breeding programs in order to increase the frequency of the resistance genes in new cultivars.
    Keywords: Wheat, Stem rust, Yellow rust, Leaf rust, Molecular markers
  • Kasra Esfahani, Ali Hatef Salmanian Pages 59-69
    Binary vectors such as pBI121 are widely used for introducing genes of interest into plants via Agrobacteriun-mediated transformation method. These vectors usually have low number of unique recognition sites of restriction enzymes in their multiple cloning sites. They also lack elements such as sequences necessary for protein purification. In this article، a new plant expression vectorwith a developed multiple cloning site including recognition sites of 13 restriction enzymes، a sequence for coding 8xHis-Tag to purify recombinant proteins and the sequence of M13 reverse sequencing primer، is introduced. Construction of new vector was confirmed by PCR، digestion pattern analysis، and sequencing. The T-DNA regions of the new vector and pBI121 as a control sample were transformed to Nicotiana tabbacum L. cv. Samsun by using Agrobacterium tumefaciensstrain LBA4404. Integration of T-DNA of the vector to the genome of plantlets، which were regenerated on selective culture، was analyzed by PCR. GUS assay also confirmed expression of the transgene in transgenic seedlings. These evidences indicated that the new plant expression vector، pBI105، is efficient for plant transformation.
    Keywords: Plant expression vector, Agrobacteriun, mediated transformation, Plant transformation, pBI105