فهرست مطالب

نشریه تحقیقات ژنتیک و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران
سال سی‌ام شماره 2 (پیاپی 60، پاییز و زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/23
  • تعداد عناوین: 10
|
  • تاج محمد عمرعطا، ابوالفضل دانشور*، علی ستاریان، الهام امینی، فاطمه نصرالهی صفحات 159-174
    ارس از معدود سوزنی برگان ایران است که با دارا بودن شش گونه بیشتر جنگل های تنک با درختان پراکنده را تشکیل داده است و در میان آنها گونه های Juniperus polycarpos و J.excela بیشتر از سایر گونه ها انتشار دارند. به علت شباهت ظاهری بسیار زیاد، شناسایی دو گونه یادشده از یکدیگر مشکل است. در این تحقیق شاخص های گرده شناسی، آناتومی و مولکولی با هدف کمک به شناسایی و تفکیک این دو گونه ارس در استان گلستان، منطقه چهارباغ گرگان ارزیابی شد. با استفاده از نشانگر هسته ایnrDNA ITS، روابط مولکولی در دو گونه مورد نظر بررسی شد. آنالیزهای فیلوژنی نشان داد که دو گونه تک تبار هستند و جمعیت ها در زیرشاخه های I و II به صورت حل نشده قرار گرفتند. دانه گرده دو گونه J. polycarpos و J. excelsa توسط دستگاه میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی نگاره بررسی گردید. نتایج نشان داد که تمامی دانه های گرده منفرد، تک شیار سطحی از نوع Ulcurate، نامتقارن و از نظر اندازه کوچک بودند. از لحاظ شکل هر دو گونه کروی کشیده (Prolate spheroidal) با تزیینات اگزین دانه دانه (Granulate) هستند. طرح کلی گرده ها در میکروسکوپ نوری، دایره ای با سطح صاف و بدون فرورفتگی است ولی در دانه گرده مورد بررسی در میکروسکوپ الکترونی نگاره به صورت نامنظم و دارای فرورفتگی هایی می باشد. نتایج به دست آمده از مطالعات تشریحی ساقه نیز تفاوت کمی را نشان داده و قابلیت تفکیک و شناسایی دو گونه را ندارد. نتایج نشان دهنده این موضوع است که احتمالا در منطقه چهار باغ یک گونه انتشار دارد و این دو آرایه مترادف اند.
    کلیدواژگان: اگزین، گرده، nrDNA ITS، مطالعات تشریحی، مولکولی
  • هدی سادات کیانی، منیژه سبکدست نودهی، محمدرضا نقوی*، مجید شکرپور، نجمه یزدانفر صفحات 175-191

    ژن های (miRNAs)، عناصر تنظیم کننده ای هستند که نقش اصلی آنها کاهش بیان ژن در سطح mRNAها است. miRNA ها همچنین در چندین مسیر گیاهی مرتبط با فعالیت های مهم سلولی مانند رشد، تکثیر، تمایز، مورفوژنز، آپوپتوزیز و پاسخ به تنش های غیر زیستی و زیستی نقش های مهمی ایفا می کنند. این تحقیق به منظور شناسایی miRNAهای حفاظت شده و ژن های هدف آنها با استفاده از داده های توالی یابی نسل جدید در گل محمدی (Rosa damascena Mill.) انجام شد. اگرچه روش های بیوانفورماتیک به عنوان کارآمدترین راهبرد برای شناسایی miRNA هدف توسعه یافته اند، راهبرد های آزمایشی با کارایی بالا هنوز بسیار مورد تقاضا هستند. برای شناسایی miRNAهای جدید، پیش بینی و تعیین هستی شناسی ژن های هدف درگیر در مسیر تولید رایحه و رنگ در گل محمدی به ترتیب از ابزارهای بیوانفورماتیکی Cmii، psRNATarget، WEGOو Blast2GO به علاوه روش آزمایشگاهی (Real-time PCR) استفاده شد. با استفاده از داده های EST و RNA-seq مبتنی بر همولوژی گیاه Rosa lucieae در نهایت چهار خانواده miRNA، شامل: miR5021، miR2673، miR156 و miR838 به عنوان miRNAهای نامزد انتخاب شدند. در مرحله بعد برای ارزیابی کمی Real-time PCR برای اعتبارسنجی سطح بیان miR5021 منتخب در دو نمونه (سفید و صورتی) و مرحله بیولوژیکی (جوان و غنچه) گل محمدی، محلول پاشی با غلظت های صفر (شاهد) و 300 میکرومولار متیل جاسمونات به مدت 48 ساعت بیشترین بیان نسبی   miR5021 متعلق به نمونه صورتی رنگ را در مرحله نموی جوان نشان داد. این یافته ها مطالعات چشم انداز آینده را در مورد سازوکارهای تنظیمی miRNAها درRosa damascena سرعت می بخشد.

    کلیدواژگان: EST، MicroRNA، RNA-seq، بیوانفورماتیک، RNA غیررمزآور، ژن های هدف
  • قربانعلی گرایلو، ابوالفضل طهماسبی*، الهام امینی، بهاره بهمنش صفحات 192-210
    به منظور شناخت خصوصیات بوم شناختی، ریزریخت شناسی و مولکولی شش گونه از جنس یونجه (.Medicago L) این تحقیق از طریق شناسایی مناطق رویشگاهی، ویژگی های رویشی گونه ها و خصوصیات خاک رویشگاهی (عمق 0 تا 30 سانتی متری) انجام پذیرفت. ریخت شناسی دانه گرده این گونه ها نیز توسط میکروسکوپ الکترونی نگاره (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. بررسی روابط مولکولی بین شش گونه یونجه بر اساس توالی های هسته ای nrDNA ITS و کلروپلاستی rpl32-trnL(UAG) انجام گرفت. نتایج اکولوژیک نشان دهنده آن بود که اکثر گونه های یونجه در منطقه مورد مطالعه در اقلیم خشک تا نیمه خشک و در خاک های سیلتی، سیلتی کلی و سیلتی کلی لوم حضور داشتند. بررسی ها نشان داد که اندازه بسیاری از دانه های گرده مورد مطالعه، متوسط و از نوع سه شیار روزن و به ندرت چهار تا شش شیاری بودند. نتایج مطالعات مولکولی بیانگر این بود که همه گونه های مورد بررسی یک گروه تک نیا با حمایت بالا را تشکیل می دهند. گونه چندساله M. sativa در کلادی مجزا در مجاورت گونه های یکساله قرار گرفتند که نشان دهنده ی تک نیا بودن گونه های یکساله می باشد. نتایج این تحقیق نشان دهنده کارآیی نشانگرهای مولکولی در تعیین قرابت و خویشاوندی تاکسون ها در سطح گونه می باشد و می تواند به عنوان ابزار مکمل در شناسایی تاکسونومیک گونه های جنس یونجه استفاده گردد.
    کلیدواژگان: دانه گرده، بوم شناختی، medicago، نشانگر هسته ای، نشانگر کلروپلاستی
  • رضا محمدی* صفحات 211-229
    این تحقیق به منظور بررسی تنوع ژنتیکی50 ژنوتیپ منتخب از گونه علوفه ای-مرتعی علف گندمی بیابانی (Agropyron desertorum Fisch. ex Link) بر اساس صفات مهم زراعی و عملکرد علوفه انجام گرفت. هر یک از ژنوتیپ ها از طریق جدا کردن پنجه ها به چهار بوته کلون شدند و در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تکرار در مزرعه تحقیقاتی پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی شمالغرب و غرب کشور در تبریز کشت شدند. اندازه گیری صفات از فروردین 1396 شروع و برای دو سال انجام گرفت. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تفاوت ژنوتیپ ها برای بیشتر صفات در سطح احتمال یک درصد معنی دار بود که حاکی از وجود تنوع گسترده برای همه صفات مورد مطالعه در این ژنوتیپ ها بود. بر اساس مقایسه میانگین صفات و در نظر گرفتن میانگین عملکرد علوفه خشک دو سال، تعداد 14 ژنوتیپ که دارای عملکرد علوفه (بیش از 350 گرم در بوته معادل 8/9 تن در هکتار در سال) و عملکرد بذر (بیش از 40 گرم در بوته معادل 12/1 تن در هکتار) به عنوان ژنوتیپ های برتر انتخاب شدند. بر اساس تجزیه خوشه ای50 ژنوتیپ مورد مطالعه در چهار گروه قرار گرفتند. نتایج این مطالعه نشان داد که تنوع و فاصله ژنتیکی قابل توجهی از نظر عملکرد علوفه و بذر و سایر صفات زراعی در بین ژنوتیپ های وجود داشت. لذا جمعیت مورد مطالعه، پتانسیل ژنتیکی مناسبی را برای انتخاب ژنوتیپ های برتر والدی به منظور تولید ارقام ترکیبی فراهم می کند.
    کلیدواژگان: علف گندمی بیابانی، تنوع ژنتیکی، عملکرد علوفه، تجزیه خوشه ای، رقم ترکیبی
  • علی خدادوست، مسعود طبری*، سید احسان ساداتی، اسکار ویسنت صفحات 230-241
    صنوبر تبریزی (.Populus nigra L) یکی از گونه های خزان کننده دوپایه است که در سطح وسیعی برای جنگل کاری و زراعت چوب در مناطق مختلف کشور کاشته می شود اما در مورد پاسخ های جنسیتی آن به کم آبی اطلاعاتی کمی وجود دارد. در مطالعه حاضر از آن به عنوان یک گونه مدل، در برابر تنش کم آبی استفاده گردید و پاسخ های مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی یک کلون نر (127/62) و یک کلون ماده (154/62)  صنوبر مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش به صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملا تصادفی در چهار سطح آبیاری (100، 75، 50 و 25 درصد ظرفیت زراعی) و دو جنس نر و ماده به مدت 120 روز در آزمایش گلدانی  انجام شد. نتایج نشان داد که خشکی و جنس پایه اثر معنی دار بر اغلب متغیرهای مورد بررسی داشتند. اثر متقابل خشکی × جنس پایه فقط بر رویش ارتفاعی، زیتوده کل، هدایت روزنه ای و تعرق معنی دار بود. در همه سطوح مختلف آبیاری، پایه های نر نسبت به پایه های ماده در اغلب صفات اندازه گیری شده از میانگین بیشتری برخوردار بودند. از این تحقیق همچنین نتیجه گیری شد، که در کلون های صنوبر تبریزی مطالعه شده، افراد نر نسبت به افراد ماده از حساسیت کمتری در مقابل تنش کم آبی برخوردارند.
    کلیدواژگان: تنش خشکی، جنسیت پایه، زیتوده کل، فتوسنتز، صنوبر تبریزی
  • فاطمه بهشتی، سارا خراسانی نژاد*، خدایار همتی صفحات 242-262
    شاهدانه (.Cannabis sativa L) یکی از مهمترین گیاهان دارویی دوپایه است که در بیشتر کشورهای توسعه یافته دنیا مورد استفاده قرار می گیرد. این آزمایش، با هدف مقایسه مقاومت به شوری در پایه های نر و ماده شاهدانه، به صورت آزمایش فاکتوریل براساس طرح کاملا تصادفی انجام شد که تیمارهای تنش شوری در چهار سطح (0، 50، 75، 100 میلی مولار) روی دو جنس نر و ماده با سه تکرار و در محیط گلخانه اجرا گردید. نتایج نشان داد که اثرمتقابل تنش شوری و جنس بر اجزای عملکرد گیاه، فنل کل، فعالیت آنتی اکسیدانی، فلاونویید کل، پرولین و قند کل در سطح احتمال یک درصد معنی دار بود. افزایش سطح شوری به طور معنی داری سبب کاهش ارتفاع گیاه، تعداد برگ، وزن تر و خشک گیاه در هر دو جنس گردید اما وزن ریشه، طول ریشه و تعداد گل عموما در گیاه ماده افزایش پیدا کرد. همچنین افزایش سطح شوری به طور معنی داری سبب افزایش متابولیت های ثانویه از قبیل فنل، فلاونویید، پرولین و قند در هر دو جنس نر و ماده شد. اما میزان آنتی اکسیدان با افزایش سطح شوری در جنس ماده افزایش و در جنس نر نسبت به شاهد کاهش نشان داد. نسبت سدیم به پتاسیم، به عنوان یک شاخص متحمل به شوری در نظر گرفته شد و بیشترین نسبت سدیم به پتاسیم در پایه های ماده در سطح 75 و  100 میلی مولار شوری به ترتیب در اندام هوایی و ریشه پایه ماده مشاهده شد. نتیجه گیری شد که گیاه ماده تا سطح 75 میلی مولار شوری را تحمل می کند و در این سطح شوری، عملکرد و تولید زی توده در جنس ماده از مقادیر بالاتری برخوردار است ولی در تیمارهای شوری بالاتر از سطح 75 میلی مولار، گیاه ماده از لحاظ شوری حساس تر از گیاه نر می باشد.
    کلیدواژگان: آنتی اکسیدان، پتاسیم، پرولین، جنسیت، کلسیم
  • بهنام کارجو، محمد فتاحی* صفحات 263-277
    تولید سریع و انبوه متابولیت های ثانویه از طریق روش های شیمیایی عمدتا پرهزینه، مشکل و غیرممکن است. با توجه به اهمیت اقتصادی این متابولیت ها و تولید اندک آنها در گیاهان دارویی، راهکارهایی مانند کشت ریشه های مویین و استفاده از محرک های زیستی و غیرزیستی برای افزایش این متابولیت ها پیشنهاد شده است. تجمع تروپان آلکالویید آتروپین در شابیزک (.Atropa belladonna L) اهمیت زیادی در صنعت داروسازی دارد. در این پژوهش، با استفاده از سویه A7 باکتری آگروباکتریوم رایزوژنز (Agrobacterium rhizogenes)، ریشه مویین تراریخت در گیاه شابیزک تولید شد. تراریختی ریشه های مویین به وسیله آزمون PCR مورد تایید قرار گرفتند. نتایج حاصل از آزمون PCR صحت تکثیر قطعه bp780 برای ژن rolB را در ریشه های مویین تراریخت نشان داد. در ادامه این تحقیق، اثر غلظت های مختلف (صفر، 125، 250 و 500 میکرومولار) اسیدسالیسیلیک در دو زمان تیمار 24 و 48 ساعت بر میزان تولید آتروپین، میزان رشد گیاه و فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی در ریشه های مویین شابیزک بررسی شد. داده های جمع آوری شده به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار تجزیه واریانس شدند. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر غلظت اسیدسالیسیلیک بر کلیه صفات معنی دار بود (P<0.01). اثر زمان بر میزان آتروپین و آسکوربات پراکسیداز و اثر متقابل تیمار در زمان بر میزان آتروپین، کاتالاز و گایاکول پراکسیداز معنی دار بود(P<0.01, 0.05) . نتایج نشان داد که اثر غلظت های مختلف اسیدسالیسیلیک به طورکلی موجب کاهش معنی دار رشد ریشه های مویین در مقایسه با کشت های شاهد شد و کمترین میزان وزن تر و خشک ریشه های مویین (79/2 و 148/0 گرم) در غلظت 500 میکرومولار اسید سالیسیلیک در مقایسه با شاهد (76/6 و 273/0گرم) بدست آمد. بااین حال، براساس آنالیز GC/MS، بیشترین میزان آتروپین (11 برابر بیشتر از شاهد) در تیمار 250 میکرومولار اسیدسالیسیلیک در مدت زمان 24 ساعت بدست آمد. بیشترین میزان فعالیت آنزیم کاتالاز و گایاگول پراکسیداز، به ترتیب در غلظت های 250 و 125 میکرومولار اسیدسالیسیلیک به مدت 24 ساعت و بیشترین میزان فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز در غلظت 250 میکرومولار اسیدسالیسیلیک در مقایسه با شاهد بدست آمد. براساس نتایج، چنین استنباط می شود که محرک اسیدسالیسیلیک در غلظت های پایین، برای علامت رسانی سلول مفید بوده و باعث تحریک تولید متابولیت های ثانویه شده اما در غلظت های بالا، موجب اختلال در رشد ریشه های مویین می شود.
    کلیدواژگان: آگروباکتریوم رایزوژنز، آلکالوئید، الیسیتور، آنزیم های آنتی اکسیدانی، ریشه مویین
  • مهدیه کمالی، داود صمصام پور*، عبدالنبی باقری، علی مهرآفرین، احمد همایی صفحات 278-293
    گیاه دارویی مریم نخودی (کلپوره) تفتانی یا بلوچستانی یا کوهی با نام علمی Teucrium stocksianum Boiss یکی از گونه های مهم دارویی در ایران است که در ارتفاعات استان هرمزگان و سیستان و بلوچستان به شکل طبیعی پراکنده است. این مطالعه با هدف بررسی تنوع برخی صفات مورفو فیزیولوژیک جمعیت های مختلف مریم نخودی بلوچستانی جمع آوری شده از رویشگاه های طبیعی انجام شد. نتایج نشان داد که بین جمعیت ها از نظر تمامی صفات مورفوفیزیولوژیک تفاوت معنی داری وجود داشت. ارتفاع بوته با طول بوته، عرض بوته و وزن خشک اندام هوایی با وزن خشک ریشه همبستگی مثبت بالایی با یکدیگر داشتند. نتایج حاصل از تجزیه به مولفه ها نشان داد که 5 مولفه اول در مجموع 15/84 درصد از تغییرات کل داده ها را تفسیر کردند. در مولفه اول صفات طول گل آذین، ارتفاع گیاه، وزن خشک ریشه، قطر کوچک بوته و وزن خشک ساقه بیشترین تاثیر (31 درصد) را داشتند. تجزیه خوشه ای جمعیت ها را به 3 گروه تقسیم کرد و نشان داد که تنوع مورفوفیزیولوژیک با تنوع جغرافیایی مطابقت ندارد. بر اساس نتایج بدست آمده جمعیت های گروه دوم به دلیل داشتن میانگین بالاتر صفات مطلوبی مانند قطر بزرگ، قطر کوچک و ارتفاع بوته، وزن خشک ساقه و ریشه، قطر ساقه اصلی و وزن هزار دانه قابلیت ورود به برنامه به نژادی را دارند.
    کلیدواژگان: تجزیه خوشه ای، تجزیه به مولفه های اصلی، ضرایب همبستگی، گیاهان دارویی
  • نازنین خطیبی نیا، فرهاد نظریان فیروزآبادی*، میترا خادمی صفحات 294-305
    کلوس (Kelussia odoratissima Mozaff) یکی از گیاهان دارویی، ادویه ای و معطر انحصاری ایران است که در نقاط محدودی در کشور می روید. با توجه به اهمیت ترکیبات دارویی آن در طب سنتی، برداشت بی رویه، کلوس را در معرض انقراض قرار داده است. از این رو، برای جلوگیری از انقراض کلوس، می توان از کشت بافت گیاهی در جهت تولید ترکیبات مفید و متابولیت های ثانویه استفاده نمود. کشت ریشه مویین یک سیستم کارآمد برای تولید ترکیبات دارویی و متابولیت ثانویه ارزشمند در گیاهان است. به همین منظور، برای بررسی اثر فاکتورهای مختلف بر روی القاء و تولید ریشه مویین در گیاه کلوس، از دو سویه بیماری زای Agrobacterium rhizogenes (A4 و ATCC15834)، دو ریزنمونه (لپه و زیرلپه)، سه سطح استوسرینگون و سه سطح گلوگز به صورت آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی با سه تکرار استفاده شد. نتایج نشان داد که هر دو سویه اگروباکتریوم توانستند سبب القاء ریشه مویین در گیاه کلوس شوند. همچنین سویه اگروباکتریوم ATCC15834 در محیط کشت MS پایه با µM 100 استوسرینگون در حضور 0/5% گلوکز بالاترین کارایی را در تولید ریشه های مویین در ریزنمونه های لپه داشت و کمترین میزان تولید ریشه مویین در سویه اگروباکتریوم A4 در محیط کشت MS پایه بدون استوسرینگون و گلوکز در هر دو ریزنمونه مشاهده شد. صحت القاء ریشه ها توسط A. rizhogenes به کمک PCR و آغازگرهای اختصاصی ژن rolC نیز تایید شد. نتایج این تحقیق برای اولین بار نشان داد که القاء ریشه مویین در ریزنمونه های کلوس امکان پذیر است .
    کلیدواژگان: استوسرینگون، ریزنمونه، ریشه موئین، کلوس، گلوکز
  • فرخنده عباس زاده، محمدحسین دانشور، محمدرضا صالحی سلمی*، امین لطفی جلال آبادی صفحات 306-323
    اسطوخودوس (.Lavandula officinalis L) یکی از گیاهان مرتعی در سراسر جهان است که به عنوان گیاه دارویی- زینتی نیز پرورش می یابد. تکنیک های کشت بافت گیاهی روش جایگزینی برای تولید انبوه گیاهان اسطوخودوس می باشد و می تواند بر مشکلات ناشی از تکثیر زایشی غلبه نماید. به منظور تاثیر ترکیب ها و غلظت های مختلف تنظیم کننده های رشدی و همچنین تاثیر نوع ریز نمونه بر فرآیندهای کالوس زایی، اندام زایی و ریشه زایی اسطوخودوس، پژوهشی در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار اجرا گردید. در این پژوهش در مراحل مختلف پاسخ های متفاوتی نسبت به ترکیب های تنظیم کننده رشدی مشاهده شد. ریزنمونه کوتیلدون در محیط کشت شامل 0/5 میلی گرم در لیتر2,4-D  به همراه 0/25 میلی گرم در لیتر BAP بهترین تیمار جهت کالوس زایی بود. در اندام زایی غیرمستقیم، بیشترین تعداد شاخه و درصد اندام زایی به دست آمده در محیط کشت حاوی 2 میلی گرم در لیتر KIN حاصل شد. همچنین بیشترین تعداد شاخه از تیمار 0/5 میلی گرم در لیتر BAP همراه با 0/5 میلی گرم در لیتر KIN همراه با 0/1 میلی گرم در لیتر IBA به دست آمد. یافته ها نشان داد بهترین محیط کشت ریشه زایی محیط کشت حاوی 1 میلی گرم در لیتر IBA بود. بیش ترین درصد زنده مانی در کشت گلدان مربوط به بستر کشت پرلیت توام با کوکوپیت بود. به طورکلی نتایج به دست آمده یک سیستم کارآمد باززایی کامل برای این گیاه معرفی کرد که می تواند در تکثیر سریع رویشی، نگهداری ژرم پلاسم، و برنامه های اصلاح مولکولی از طریق مهندسی ژنتیک مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: بوته، درون شیشه ای، ریزازدیادی، سیتوکنین، ناهمسانی
|
  • T.M. Omarata, A. Daneshvar *, A. Sattarian, E. Amini, F. Nasrollahi Pages 159-174
    Juniperus is one of the few conifers in Iran, which has six species and forms mostly sparse forests with scattered trees. Among them, Juniperus polycarpos and J.excela are more widespread than the other species. Due to the great similarity in their phenotypes, it is difficult to distinguish the two species from each other. In this study, pollinological, anatomical, and molecular indicators were evaluated to identify and differentiate these two Juniper species in the Chahar-Bagh region of Gorgan province, Iran. Using nrDNA ITS nuclear marker, molecular relationships between the two species were investigated. Phylogeny analyzes showed that two species are monophyletic and the populations were subdivided into unresolved subclades I and II. Pollen grains of the two species, J. polycarpos and J. excelsa, were examined using light (LM) and scanning electron (SEM) microscopes. The results showed that all pollen grains were monad, ulcurate, asymmetric, and small in size. In terms of shape, both species were spheroidal (prolate spheroidal) with granular exine ornamentations. The general shape of the pollens in the LM was circular with a smooth surface and no fovea, but the pollen grains examined under SEM were irregular and had fovea. The results of the anatomical studies of the stems also showed little difference, and it was not possible to distinguish and identify the two species. The results indicate that one species is probably distributed in the Chahar-Bagh region and these two taxons are synonymous.
    Keywords: exine, pollen, nrDNA ITS, anatomical studies, Molecular
  • H. S. Kiani, M. Sabokdast Noudehi, M. R. Naghavi *, M. Shokrpoor, N. Yazdanfar Pages 175-191

    miRNAs genes are regulatory elements that their main role is to downregulate gene expression at the mRNAs level. miRNAs also play important roles in several plant pathways related to important cellular activities such as growth, reproduction, differentiation, morphogenesis, apoptosis and, response to abiotic and biotic stresses. This research was conducted to identify conserved miRNAs and their target genes using next generation sequencing data in the damask rose (Rosa damascena Mill.). Although bioinformatics methods have been developed as the most efficient strategy for target miRNA identification, high-throughput experimental strategies are still in high demand. Bioinformatics tools (Cmii, psRNATarget, WEGO, Blast2GO) and laboratory method (real-time PCR) were used to identify new miRNAs, predict and determine the ontology of the target genes involved in the production of scent and color in the damask rose, respectively. Using EST and RNA-seq data based on Rosa lucieae homology, four miRNA families, including: miR5021, miR2673, miR156, and miR838, were selected as candidate miRNAs. In the next step, for the quantitative evaluation of the real-time PCR to validate the expression level of the selected miR5021 in two samples (white and hot-pink) and the biological stage (young and bud) of the damask rose, foliar spraying with the concentrations of zero (control) and 300 μM of methyl Jasmonate for 48 hours was made. Result showed the highest relative expression of miR5021 belonging to the pink sample on the young development stage. These findings accelerate future prospective studies on the regulatory mechanisms of miRNAs in Rosa damascena.

    Keywords: EST, MicroRNA, RNA-seq, Bioinformatics, non-coding RNA, target genes
  • G. A. Gerailou, A. Tahmasebi *, E. Amini, B. Behmanesh Pages 192-210
    In order to identify the ecological, micro-morphological and molecular characteristics of six alfalfa species (Medicago L.), this research was conducted by collecting data of habitat information, vegetation characteristics and the soil characteristic in sampling depth (0 to 30 cm) of the species in their habitat. The pollen grain morphology of the species was investigated using scanning electron microscopy (SEM). Investigation of the molecular relationships between six species was done using nuclear nrDNA ITS and rpl32-trnL(UAG) chloroplast sequences. The results of the ecological study showed that the most species in the study area grew in arid to semi-arid climate and in silty, silty-clay and silty-clay-loam soils. Based on the results, most of the pollen grains were medium-sized and trizoncolporate and rarely had four to six colpus. In addition, molecular studies showed that all the tested species formed a monophyletic group with high support. The perennial Medicago species was located in a separate clade in the vicinity of the annual species, which indicates that the annual species are monophyletic. The results of this study indicate the efficiency of molecular markers in determining the relationship of taxa at the species level, and it can be used as a complementary tool in the taxonomic identification of Medicago species.
    Keywords: pollen grain, Ecology, medicago, nuclear marker, plastid marker
  • R. Mohammadi * Pages 211-229
    This study was aimed to assess genetic variation and characterize 50 selected genotypes of Agropyron desertorum Fisch. ex Link. using agro-morphological traits and forage yield. Each genotype was clonally propagated into four clones and they were space planted in a randomized complete block design with four replications on the research farm of the Agricultural Biotechnology Research Institute of the Northwest and West regions, Tabriz, Iran. Data collected from March 2017 for two years. The results of the variance analysis showed significant differences among the genotypes for most of the traits (P<0.01), which indicated high variation among the studied genotypes for all the traits. Based on the mean comparison of annual forage dry matter yield over two years, the 14 genotypes with higher annual forage production (more than 350 g/plant equal to 9.8 t.h-1) and also higher seed yield (more than 40 g/plant equal to 1.12 t.h-1) were selected as the superior genotypes. Based on the cluster analysis, the 50 genotypes were divided into four clusters. The results indicated that there were significant variation and considerable distance for forage, seed yield and other traits among the studied genotypes. Thus, these genotypes could be suitable genetic sources for selecting superior parental genotypes to improve breeding composite varieties.
    Keywords: Agropyron desertorum, Genetic variation, forage yield, cluster analysis, Composite variety
  • A. Khodadust, M. Tabari *, S. E. Sadati, O. Vicente Pages 230-241
    Black poplar (Populus nigra L.) is one of the dioecious species that is planted in a large area for forestry and wood production in different regions of Iran, but there is less information about its sexual response to water scarcity. In the present study, this plant was used as a model species against water deficit stress, and some morphological and physiological responses of a male clone (62/127) and a female clone (62/154) of black poplar were investigated. A factorial experiment was conducted based on completely random design with four replications. There were four irrigation levels (100, 75, 50, and 25% of field capacity) and two gender or sexes (male and female). Seedlings were irrigated for 120 days in a pot experiment. The results showed that the effect of drought and gender (sex) was significant on many of investigated traits. The sex × irrigation regime interaction effect was significant for height growth, total biomass, stomatal conductance, and transpiration. In all the drought treatments, males plants had higher values of many traits than that for females. It was concluded that that, in the studied black poplar clones, males black poplar were less sensitive to water deficit stress than that for females.
    Keywords: biomass, Drought Stress, gender, Photosynthesis, Populus nigra
  • F. Beheshti, S. Khorasaninejad *, K. Hemmati Pages 242-262
    Cannabis (Cannabis sativa L.) is an important dicotyledonous medicinal plants that used in many developed countries of the world. The present study was aimed to evaluate the effect of salinity stress on morphological, physiological, and biochemical traits of male and female plants of cannabis (Cannabis sativa L.). A factorial experiment was conducted using salinity stress treatments at four levels (0, 50, 75, 100 mM) and plant sex in two levels (male and female genotypes) based on a completely randomized design with three replications under greenhouse condition. The results showed that the salinity stress by plant sex interaction effects were significant for plant yield components, total phenol, antioxidant activity, total flavonoid, proline and carbohydrate (P<0.01). Increasing the salinity level significantly decreased plant height, number of leaves, plant fresh and dry weights in both sexes. But, the root weight, root length, and number of flowers increased in female plants up to 75 mM salinity. Also, increasing salinity level significantly increased secondary metabolites such as phenol, flavonoid, proline, and soluble carbohydrates in both males and female plants. However, by increasing salinity level, the amount of antioxidants increased in the females and decreased in the male plants than that for control, respectively. The sodium to potassium ratio (N/K) was considered as an index of salinity tolerance. The highest N/K ratios were observed at 75 and 100 mM salinity levels in shoot and root of the female plants, respectively. The results indicated that cannabis female plants can tolerate salinity up to 75 mM salinity level, and the female biomass was increased, but above the 75 mM level, the female plants were more sensitive than that for male plants in terms of salinity.
    Keywords: Antioxidants, Potassium, Proline, plant sex, calcium
  • B. Karjo, M. Fattahi * Pages 263-277
    The rapid and mass production of secondary metabolites through chemical methods is mostly expensive, difficult, or impossible. Considering the economic importance of these metabolites and their small production in medicinal plants, some methods such as the cultivation of hairy roots and the use of biotic and abiotic stimuli have been suggested to increase these metabolites. The accumulation of the tropane alkaloid atropine in Atropa belladonna L. is of great importance in the pharmaceutical industry. In this research, transgenic hairy roots of A. belladonna was produced using an A7 strain of Agrobacterium rhizogenes. The transformation of hairy roots was confirmed by PCR test. The results of the PCR test showed the correctness of the amplification of the bp780 fragment for the rolB gene in hairy roots. In addition, the effect of different concentrations (0, 125, 250, and 500 μM) of salicylic acid in two times of 24 and 48 hours on the amount of atropine content, the plant growth rate and the activity of antioxidant enzymes of A. belladonna hairy roots was investigated. The data statistically analyzed using factorial experiment based on a completely random design with three replications. The results of the analysis of variance showed significant effect of salicylic acid on all the traits (P<0.01). The effect of time was significant for the amount of atropine and ascorbate peroxidase (APX). The salicylic acid by time interaction effects were significant for the amount of atropine, catalase (CAT), and guaiacol peroxidase (GPX) (P<0.01, 0.05). The results showed that by increasing salicylic acid concentrations the growth of hairy roots significantly decrease compared to the control and the lowest values of fresh and dry weight of the hairy roots (2.79 and 0.148 g) were obtained in 500 μM of salicylic acid compared to the control (6.76 and 0.273 g). However, based on GC/MS analysis, the highest amount of atropine (11 times more than the control) was obtained in the 250 μM salicylic acid in a period of 24 hours. The highest catalase and guaiacol peroxidase activities were obtained at concentrations of 250 and 125µM salicylic acid for 24 hours, respectively. The highest level of ascorbate peroxidase enzyme activity was obtained at the concentration of 250 µM salicylic acid compared to the control. It was concluded that the salicylic acid stimulant at low concentrations is useful for cell signaling and stimulating the production of secondary metabolites, but at high concentrations, it disrupts the growth of hairy roots.
    Keywords: Agrobacterium rhizogenes, Alkaloid, Elicitor, Antioxidant enzymes, hairy root
  • M. Kamali, D. Samsampour *, A. Bagheri, A. Mehrafarin, A. Homaei Pages 278-293
    Teucrium stocksianum Boiss. is one of the important medicinal plant species that is naturally grown in the Southern highlands of Hormozgan and Sistan & Baluchestan provinces, Iran. The aim of this study was to investigate the diversity of some morpho-physiological traits of different populations of T. stocksianum collected from natural habitats. The results showed significant differences among the populations for all the morpho-physiological traits. Plant height was positively correlated with plant height and width. Shoot dry weight was also positively correlated with root dry weight. Principal component analysis (PCA) showed that the first five components accounted for 84.15% of the total variation. In the first component, the inflorescence length, plant height, root dry weight, plant width, and stem dry weight were important traits (%31). Cluster analysis divided the populations into three groups and showed that the cluster analysis using morpho-physiological did not correspond to the geographical diversity. Based on the results, the populations of the second group due to having higher values for desirable traits such as large diameter, small diameter and plant length, stem and root dry weight, main stem diameter and the weight of 1,000 seeds, were introduced to breeding improved varieties.
    Keywords: cluster analysis, Principal component analysis, Correlation coefficients, medicinal plant
  • N. Khatibi Nia, F. Nazarian-Firouzabadi *, M. Khademi Pages 294-305
    Kelus (Kelussia odoratissima Mozaff.) is one of the medicinal, spicy, aromatic and endemic herb that grows in restricted regions of Iran,. Due to the importance of its pharmaceutical compounds in traditional medicine, the excessive harvesting of kelus has put it at the risk of extinction. To protect kelus from extinction, plant tissue culture can be used to produce useful compounds and secondary metabolites. The hairy root culture is an efficient system for the production of medicinal compounds and valuable secondary metabolites in plants. For this purpose, two pathogenic strains of Agrobacterium rhizogenes (A4 and ATCC15834), two types of explants (cotyledon and hypocotyl), three levels of acetosringon (a1= 0 µmol, a2=50 µmol, and a3= 100 µmol), and three levels of glucose (b1=0, b2=0.5%, b3=1%) were applied using a factorial experiment based on a completely randomized design with three replications. The effect of such different factors on the induction and production of hairy roots in kelus was investigated. The results showed that both Agrobacterium strains were able to induce hairy roots in kelus. Also, ATCC15834 strain in MS medium with 100 µmol of acetosringon in the presence of 0.5% glucose had the highest efficiency in the production of hairy roots in cotyledon explants. The lowest amount of hairy roots was observed for A4 strain in MS medium without both acetosringon and glucose in both explants. PCR analysis was performed with rolC specific primers to ensure hairy root induction has occurred by A. rizhogenes. The results of this research showed that for the first time in Iran, it was possible to induce hairy roots in kelus explants.
    Keywords: Acetosringon, explant, hairy root, kelus, Glucose
  • F. Abbaszadeh, M. H. Daneshvar, M. Salehi Salmi *, A. Lotfi Jalal Abadi Pages 306-323
    Lavender (Lavandula officinalis L.) is one of the rangeland species in the many parts of the world, which is cultivated as a medicinal and ornamental plant. Plant tissue culture techniques are an alternative method for the mass production of lavender colons and can overcome the problems caused by reproductive propagation. To determine the effect of different combinations and concentrations of growth regulators, and also explant type in the process of callogenesis, organogenesis, and rooting of lavender, a factorial experiment was conducted based on a completely randomized design with three replications. In this research, different responses to growth regulatory compounds were assessed at different stages. The best treatment for callogenesis was cotyledon explants in culture medium containing 0.5 mg/l 2.4-D along with 0.25 mg/l BAP. In indirect organogenesis, the highest number of branches and the rate of organogenesis were obtained in the medium containing 2 mg/l of KIN. Also, the highest number of branches was obtained from using 0.5 mg/l BAP treatment with 0.5 mg/l of KIN along with 0.1 mg/l IBA. The results showed that the best culture medium for rooting was the medium containing 1 mg/l IBA. The highest explants survival rate was related to using perlite and coco peat as a bed of cultivation. The finding of this research introduced an efficient regeneration system for this plant that can be used in rapid vegetative propagation, germplasm maintenance, and molecular modification programs through genetic engineering.
    Keywords: Subshrub, in vitro, Micropropagation, cytokinin, heterogeneity