فهرست مطالب

مجله زیست فناوری گیاهان زراعی
پیاپی 22 (تابستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/05/02
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سید سجاد سهرابی، احمد اسماعیلی*، فرهاد نظریان فیروزآبادی، حسین فلاحی صفحات 1-13

    توسعه برنامه های به نژادی عدس برای مقابله با عوامل نامساعد محیطی نسبت به سایر حبوبات، به علت کمبود منابع ژنتیکی با چالش های بیشتری روبرو می باشد. نشانگرهای EST-SSR به دلیل ایجاد چندشکلی در نواحی کدکننده ژن ها، یکی از پرکاربردترین نشانگرهای مولکولی در بسیاری از برنامه های اصلاحی به شمار می روند. از این رو در تحقیق حاضر به منظور توسعه نشانگرهای EST-SSR در مقیاس بالا، از فرآیند سرهم بندی مجموعه خوانش های کوتاه حاصل از فناوری توالی یابی RNA عدس تحت تنش سرما و حالت طبیعی استفاده شد. به منظور اعمال تنش سرما، گیاهچه های 21 روزه عدس به مدت 48 ساعت در معرض دمای 4 درجه سانتی گراد قرار گرفتند. از نمونه های گیاهی تهیه شده، RNA کل استخراج شد و مورد توالی یابی قرار گرفتند. تعداد 8905 مکان ریزماهواره در 7211 یونی‎ژن حاصل از داده های RNA-seq عدس شناسایی شد که 1293 یونی ژن شامل بیش از یک مکان نشانگر SSR بود. فراوان ترین نوع نشانگر EST-SSR یافت شده از نوع تک نوکلئوتیدی بود. در این مطالعه موتیف های A/T، AG/CT و AAG/CTT به ترتیب بیشترین فراوانی را در بین موتیف های تک، دو و سه نوکلئوتیدی به خود اختصاص دادند. نتایج بلاست یونی ژن های حاوی SSR، نشان داد که 80 درصد از یونی ژن ها دارای رکورد مشابه در پایگاه پروتئین های غیرتکراری بودند. تفسیر کارکردی ژن ها، حضور یونی ژن های حاوی ریزماهواره را در زیر گروه های مهم پاسخ به تنش سرما نظیر اتصال، سلول و اجزای سلول و متابولیک را نشان داد. همچنین با توجه به نتایج می توان چنین اظهار نمود که اغلب نشانگرهای شناسایی شده در ژن هایی قرار داشتند که نقش مهمی در پاسخ به تنش سرما دارند و جایگاه احتمالی اغلب آن ها نواحی UTR می باشد. از این رو بررسی بیشتر این نواحی در رونوشت ژن های کاندید پاسخ دهنده به تنش سرما از اهمیت بیشتری برخوردار می باشد.

    کلیدواژگان: تنش سرما، عدس، موتیف‎های سه نوکلئوتیدی، نشانگر EST-SSR
  • مهدی غفاری ، سعادت شریفی، غلامرضا بخشی خانیکی صفحات 15-26
    برای درک مکانیسم مولکولی تحمل به خشکی در ارتباط با ریشه آفتابگردان، الگوی پروتئوم ریشه دو لاین حساس و متحمل به خشکی در شرایط آبیاری محدود و مطلوب بررسی شد. با استفاده از الکتروفورز دو بعدی و مقایسه شدت نسبی لکه ها با آزمونt تعداد 12 لکه از 417 لکه پروتئینی در لاین حساس و 17 لکه از 467 لکه پروتئینی در لاین متحمل به طور معنی داری از تنش خشکی متاثر شد. لکه های پروتئینی با استفاده از طیف سنجی جرمی nano-LC MS/MS توسط جستجوگر مسکات با در نظر گرفتن حداقل 10% همپوشانی و امتیاز بالاتر از 80 در پایگاه NCBI شناسایی شدند. پروتئین های سیتوپلاسمی و هسته ای به ترتیب بیش از سایر پروتئین ها از محدودیت آب متاثر شدند. سه لکه پروتئینی انولاز، گلیسرآلدئید تری فسفات دهیدروژناز و چالکون سینتاز با بیان متمایز در هر دو لاین حساس و متحمل شناسایی شد. کاهش شدت نسبی انولاز در لاین متحمل دلالت بر آسیب متابولیکی بود که می تواند منجر به کاهش فرایندهای پایین دست در اثر محدودیت ناشی از خشکی باشد. در مقابل افزایش شدت نسبی گلیسرآلدئید تری فسفات دهیدروژناز و چالکون سینتاز در لاین متحمل نشان دهنده توانایی این لاین در سمیت زدایی/ترمیم آسیب-های ناشی از تخریب اکسیداتیو و دفاع ضداکسیداتیو در شرایط تنش بود. افزایش شدت نسبی پروتئین شوک دمایی، دی هیدروفلاونول ردوکتاز، لیپو-اکسیژناز لینولئات دانه، یوبیکوئیتین کربوکسیل ترمینال هیدرولاز و جی پروتئین در لاین متحمل نشان دهنده اهمیت فرایندهای دفاعی، حفاظتی و ترارسانی برای کاهش آسیب های ناشی از خشکی است.
    کلیدواژگان: الکتروفورز دوبعدی، انولاز، پروتئین شوک دمایی، طیف سنجی جرمی
  • محسن رضایی، حسین صبوری ، عبدالطیف قلیزاده، رحمت الله محمدی گنبد صفحات 27-39
    خاک های اسیدی یک تهدید جدی برای تولید گیاهان زراعی در سرتاسر جهان محسوب می شوند. به منظور بررسی آلل های مرتبط با تحمل به اسیدیته خاک در گیاه جو و همچنین گروه های هاپلوتایپ اثرگذار، آزمایش فنوتیپی در گلدان های حاوی خاک اسیدی و در قالب طرح اگمنت با 96 ژنوتیپ و 4 شاهد اجرا شد و 27 صفت بر روی بوته ها مورد ارزیابی قرار گرفت. برای بررسی تنوع آللی و هاپلوتایپی، ژنوتیپ های مورد آزمایش به وسیله 7 نشانگر ریز ماهواره مرتبط با تحمل به اسیدیته خاک تعیین ژنوتیپ شدند. بررسی تنوع آللی نشان داد که بیشترین محتوی اطلاعات چند شکل و تنوع ژنی به ترتیب 429/3، 441/0 و 490/0 بوده که به نشانگر HvMATE-21indel تعلق داشت و نشانگر Cit7 دارای کمترین مقدار بود. همچنین نتایج بررسی هاپلوتایپی 41 گروه هاپلوتایپ را نشان داد. گروه 16 که شامل ژنوتیپ 6 بود با عملکرد 017/2 گرم در هر بوته بیشترین عملکرد و مقاومت در برابر اسیدیته خاک را داشت. تجزیه ارتباط بین داده های مولکولی و فنوتیپی بیان گر این موضوع بود که از میان 20 آلل موثر بر صفات مورد ارزیابی آلل Do-D با اثرگذاری بر روی سه صفت تعداد دانه در سنبله، تعداد خوشه بارور و عملکرد (در بوته) دارای بیشترین اثرگذاری بر روی عملکرد و اجزای آن بود. آلل Do-B نیز با R2 5/39 برای صفت تعداد سنبله در بوته بالاترین R2 در بین آلل های دخیل در صفات مربوط به عملکرد و اجزا عملکرد را دارا بود. از نشانگر-های مرتبط با هاپلوتایپ های متحمل و ژنوتیپ های متحمل در این مطالعه می توان در تحقیقات و برنامه های به نژادی استفاده نمود.
    کلیدواژگان: اسیدیته، آلل، هاپلوتایپ، رگرسیون، نشانگر ریز ماهواره
  • نوشین آشوری، رضا فتوت ، مریم مرتضایی، نسترن مهری صفحات 41-50
    بسیاری از گیاهان سازگار با اقلیم های سرد تنها پس از یک دوره ی طولانی سرما گل می دهند که بهاره سازی نامیده می شود. در طول زندگی غلات زمستانه، گلدهی ناشی از بهاره سازی تنها یک قسمت از فرآیند تولیدمثلی نبوده بلکه یک مرحله نموی مهم است که می تواند از گیاه در مقابل تنش های محیطی محافظت بکند. این فرآیند در غلاتی مثل گندم زمستانه توسط ژن های بهاره سازی و عمدتا توسط ژن های VRN1 وVRN2 کنترل می شود. اگر چه مطالعات بسیاری بر روی بهاره سازی در گندم گزارش شده است، اما مکانیسم مولکولی بهاره سازی هنوز تا حد زیادی ناشناخته است. مطالعات اخیر نشان داده است که یک کلاس از RNAهای غیرکدکننده کوچک، microRNAها (miRNAs) ، نقش مهمی را در گلدهی با مشارکت در مسیرهای شناخته شده گلدهی ایفا می کند. در مطالعه حاضر، miR319 و ژن هدف موردنظر آن، فاکتور رونویسی MYB3 تحت تیمارهای بهاره سازی در دو رقم گندم بهاره و زمستانه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد بیان miR319 در طی بهاره سازی در هر دو رقم القا شد، اما مقدار بیان ژن miR319در رقم نورستار کاهش و در رقم بهاره ی باز افزایش داشت. هم چنین سطوح بیان ژن MYB3 در هر دو رقم تحت بهاره سازی کاهش یافت. رابطه معکوس بین بیان miR319 و ژن هدف MYB3 آن وجود داشت. این نتایج نشان دهنده پیچیدگی اثر متقابل ژنوتیپ و سطوح بیان miRNA و ژن هدف تحت تیمارهای متفاوت بهاره سازی بود.
    کلیدواژگان: غلات، ژن های گلدهی، MicroRNA، عوامل رونویسی، بهاره سازی
  • نسیم احتشام راثی، احمد روحی بخش *، بیتا سهیلی مقدم، ناهید مسعودی صفحات 51-64

    ویروس S سیب زمینی (PVS) متعلق به جنس Carlavirus از تیره Betaflexiviridae یکی از ویروس های مهم خسارت زا در سیب زمینی می باشد. به منظور ردیابی ویروس S سیب زمینی، نمونه برداری از مزارع سیب زمینی استان اردبیل، طی تابستان سال های 95-1394، صورت گرفت. گیاهان محک در گلخانه، به منظور بررسی بیولوژیکی نمونه های برگی مشکوک به آلودگی، مایه زنی شدند. نمونه ها با آزمون الیزا از نظر آلودگی به ویروس PVS مورد بررسی قرار گرفتند. جهت ردیابی مولکولی، از روش RT-PCR با استفاده از آغازگرهای اختصاصی مربوط به ناحیه پروتئین پوششی ویروس PVS استفاده شد. توالی نوکلئوتیدی ژن پروتئین پوششی مربوط به دو جدایه از ویروس (با رس ‍شمار MH159207 و MH159208) جدا شده از ارقام آگریا و اوشینا تعیین شد. توالی پروتئین پوششی دو جدایه با یکدیگر و با 29 جدایه دیگر قابل دسترسی در بانک ژن مقایسه شد. درخت تبارزایی رسم شده نشان داد که جدایه ها به دو گروه اصلی I (زیرگروه های IA وIB) و II تقسیم شدند. دو جدایه Ag-9-PVS-F و Os-11-PVS-F در زیرگروه IB همراه با جدایه های آذربایجان، کرمان، همدان و اصفهان و جدایه هایی از مجارستان، اوکراین، اسکاتلند و هند قرارگرفتند. هم ردیفی توالی اسید آمینه فرضی پروتئین پوششی دو جدایه مورد بررسی با شش جدایه ایرانی و پنج جدایه خارجی این ویروس بیانگر اختلاف در هشت و 25 اسیدآمینه به-ترتیب برای جدایه های Ag-9-PVS-F و Os-11-PVS-F بود. نتایج نشان دهنده وجود جدایه های متنوع ویروس PVS در کشور بوده و تفاوت در توالی اسید نوکلئوتیدی و اسید آمینه ای می تواند حاکی از تفاوت در منشا جفرافیایی و به تبع آن نحوه و زمان ورود جدایه های ویروس به منطقه باشد.

    کلیدواژگان: آرتی-پی سی آر، الیزا، درخت فیلوژنی، کارلاویروس، ویروس اس سیب زمینی
  • کتایون زمانی صفحات 65-79
    تراریختی گذرای گیاهان روشی مفید و در برخی موارد جایگزینی مناسب برای تراریختی پایدار به ویژه در غلات، گیاهان درختی و گیاهانی است که باززایی و یا تراریختی آنها با مشکل مواجه است. در این روش در زمانی کوتاه تعداد زیادی از نسخه های تراژن وارد سلول گیاهی شده، رونویسی و ترجمه می شوند و چون توالی DNA در ژنوم میزبان وارد نمی شود، بیان ژن تحت تاثیر محل درج و تغییرات اپی ژنتیکی قرار نمیگیرد. تراریختی گذرا روشی مفید و کارآمد در مطالعات بررسی عملکرد ژن ها مانند بیش بیان ژن، خاموش کردن ژن، شبکه بیانی ژن ها، تعیین محل استقرار پروتئین، بررسی پروموتر، شناسایی مسیرهای بیوسنتزی و… است. همچنین استفاده از این روش در صنایع بیوتکنولوژی همچون تولید پروتئین های نوترکیب (پلنتی بادی ها، واکسن‏ها و ترکیبات دارویی) رشد فزاینده ای داشته است. انتقال ژن در گیاهان با روش های مختلفی انجام می شود که در بسیاری از موارد این روش ها با هم همپوشانی داشته و از تلفیق آنها برای بیان گذرا استفاده می شود. در مقاله حاضر انواع روش های انتقال و بیان گذرای ژن، مزایا و معایب آنها و آخرین پیشرفت ها در ارتباط با بیان گذرا در گیاهان مدل و زراعی مطرح شده است. همچنین قابلیت ها و محدودیت های این روش ها در تحقیقات و صنعت مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: بیان گذرا، عملکرد ژن، تراریختی، agroinfiltration، پروتئین نوترکیب
|
  • Seyed Sajad Sohrabi, Ahmad Ismaili, Farhad N azarian Firouz, Abadi, Hossein Fallahi Pages 1-13

    Development and improvement of lentil breeding programs to deal with adverse environmental factors in comparison to other legumes has more challenges due to poor pool of genetic resources. EST-SSR (EST-Simple Sequence Repeats) markers are one of the most commonly used molecular markers in many plant breeding programs due to polymorphism in genes coding regions. Hence, in the present study, for the development of EST-SSR markers, assembly process of RNA sequences of lentil under cold stress and normal condition was used. In order to apply cold stress, lentil plants treated at 4 °C condition. Total RNA was extracted from plant samples and was sequenced. 8905 microsatellite locations in 7211 unigene derived from lentil RNA sequences data was identified that 1293 unigene of them contained more than one SSR marker location. The most abundant type of EST-SSR marker was found to be of single nucleotide type. In this study, A/T, AG/CT and AAG/CTT motifs had the highest frequency among the one, two and three nucleotide motifs, respectively. The results of blast of unigene containing SSR showed that 80% of the unigenes had a similar record in the non-redundant protein database. The functional annotation of the unigenes showed that unigene containing SSR marker are subordinate to the critical stress-responsive terms such as binding, cell, cell parts and metabolic. Also, according to the results of this study, it can be stated that most of the identified EST-SSR markers were found in genes that play an important role in responding to cold stress, and UTR regions is often possible position. Hence, more analysis of these areas in candidate gene transcripts in response to cold stress is more important

    Keywords: Cold stress, Lentil, Tri-nucleotide repeat motifs, EST-SSR markers
  • Mehdi Ghaffari, Saadat Sharifi, Gholamreza Bakhshi Khaniki Pages 15-26
    In order to understand of the molecular mechanisms of drought tolerance in sunflower, proteomic pattern of roots in two drought sensitive and drought-tolerant lines were evaluated under limited and favorable water conditions. After 2DE and comparison of relative abundance of protein spots using t test, 12 of 417 protein spots in sensitive and 17 of 467 in tolerant line were affected by drought stress significantly. Following nano-LC MS/MS the protein spots were identified using Mascot search engine in NCBI protein database considering more than 10 % sequence coverage and score of above 80. Cytoplasmic and nuclear proteins were the most proteins which were affected by water deficiency. Three protein spots i.e. Enolase, Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase and Chalcone synthase were expressed differentially in these lines. Reduction of Enolase as a sign of metabolic impairment could be resulted in downstream process under drought stress. Increased expression of Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase and Chalcone synthase could have a role in detoxification/removal of oxidative destruction and antioxidant capability of the tolerant line. Increased level of heat shock protein, dihydroflavonol reductase, Seed linoleate 9S-lipoxygenase, Ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase and G protein indicated crucial role of defensive, protective and transductive process in reduction of drought injuries.
    Keywords: Two Dimensional Electrophoresis. Enolase, Heat Shock Protein, Mass Spectrophotometry
  • Mohsen Rezaei, Hossein Sabouri, Abdollatif Gholizadeh, Rahmatollah Mohammadi Gonbad Pages 27-39
    Acidic soils are a serious threat to the production of crops throughout the world. In order to study the alleles associated with soil acidity tolerance in barley plant, and also accomplish effective haplotype groups, phenotypic testing in pots containing acidic soil and in the form of Augment with 96 genotypes and 4 controls, and 27 traits were evaluated on plants. To investigate the allelic and haplotypic diversity, the genotypes were identified by 7 microsatellite markers related to soil acidity tolerance. Analysis of allelic variation showed that the highest pic and Gene Diversity were 3.429, 0.441 and 0.490 respectively, which belonged to the HvMATE-21indel marker, and the Cit7 marker had the lowest value. Also, the results of the haplotype study showed 41 haplotype groups. The group 16, which included genotype 6, had the highest yield and soil acidity resistance with a yield of 2.017 gr / plant. association analysis between molecular and phenotypic data suggested that among 20 effective alleles on the evaluated traits, the Do-D allele had the greatest impact on yield and its components with effect on 3 traits, number of seeds per spike, number of Fertile spike and yield (in plant). Do-B was also R2 equal to 39.5 for the number of spikes per plant of the highest R2 among the alleles involved in yields and yield components. The markers associated with tolerant haplotypes and tolerant genotypes in this study can be used in research and breeding programs.
    Keywords: Acidity, allele, haplotype, regression, microsatellite markers
  • Nooshin Ashoori, Reza Fotovat, Maryam Mortezaee, Nastaran Mehri Pages 41-50
    Many plants adapted to cold climates flower only after an extended period of cold, namely vernalization. In the lifetime of a winter cereals, flowering due to vernalization is not only an essential part of the reproductive process but also a critical developmental stage that can be protect the plant against environmental stresses. This process in cereals such as winter wheat is mainly regulated by the VERNALIZATION genes, VRN1 and VRN2. Although many studies on vernalization in wheat have been reported, the molecular mechanism of vernalization is still largely unknown. Recent studies were shown that a class of small non-coding RNAs, microRNAs (miRNAs), plays a key role in flowering by integrating into the known flowering pathways. In the present study, we investigated the expression of miR319 and its target gene (MYB transcription factor) under the vernalization treatments in spring and winter wheat cultivars. Our results demonstrate that cold treatment induced the miR319 expression in both cultivars, but miR319 level is down-regulated in Norstar and up-regulated in the spring wheat cultivar Baz. Likewise, the expression levels of MYB3 gene was decreased in both cultivars exposed to vernalization. There was reverse relationship between expression of miR319 and its target gene MYB3. These results highlight the complex interactions between genotypes, miRNA and expression of target gene under different vernalization treatment.
    Keywords: Cereal plants, Flowering genes, MicroRNA, Transcription factor, Vernalization
  • Nasim Ehteshm Rasi, Ahmad Rouhibakhsh, Bita Soheili Moghadam, Nahid Masoudi Pages 51-64

    Potato virus S (PVS) of the genus Carlavirus belongs to the Betaflexiviridae family is one of the important potato infectious viruses. To detect PVS, the suspected leaf samples were collected from potato fields in Ardabil province during summer in 2015 and 2016. To assess the biological properties, symptomatic leaves inoculated to indicator plants in the greenhouse condition. The samples were tested for PVS infection using DAS-ELISA. RT-PCR for molecular detection was done using specific primers related to the coat protein area of Potato virus S. The coat protein gene nucleotide sequences of two isolates of Potato virus S called Ag-9 and Os-11 obtained from Agria and Oceana cultivars were determined. The CP sequences of two isolates were compared with each other and with 29 other isolates of the virus. The reconstructed phylogenetic tree clustered the isolates in two main groups I (subgroups IA and IB) and II. Two Ag-9-PVS-F and Os-11-PVS-F isolates were clustered in IB subgroup along with isolates from Azarbaijan, Hamedan, Kerman and Esfahan as well as isolates from Hungary, Ukraine, Scotland and India. The putative coat protein amino acid sequence alignment of this two isolates with 6 Iranian and 5 foreigner isolates showed difference in 8 and 25 amino acids for Ag-9-PVS-F and Os-11-PVS-F isolates respectively. The results indicate that there are various PVS isolates in the country, and the difference in nucleotide and amino acid sequences may indicate differences in the geographic origin and hence the type and timing of entry of virus isolates into the region.

    Keywords: Carlavirus, ELISA, Phylogenetic tree, Potato virus S, RT-PCR
  • Katayoun Zamani Pages 65-79
    Transient expression is widely used as an alternative method for stable transformation of plants, especially cereals, trees and recalcitrants. In this method, multiple copies of transgene are introduced in to the plant cell and then are transcribed and translated. As introduced gene is not integrated in the genome, its expression is not affected by epigenetic factors and the location of insertion. Transient expression is a convenient method for functional analysis of genes including overexpression, silencing, gene expression networks, protein localization, promoter analysis, identification of biosynthesis pathways and so on. Additionally, this method is applied in biotechnological industries like production of recombinant proteins. Transient transformation is performed by different methods, however, many of them have overlap. So, a combination of these methods can be used for transient expression. In this review, various transient transformation techniques, their advantages and disadvantages, latest progress regarding transient expression in model and crop plants and potential and limitations regarding the application of transient expression technique in science and industry will be discussed.
    Keywords: transient expression, gene function, transformation, agroinfiltration, recombinant protein