فهرست مطالب

تحقیقات ژنتیک و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران - سال سی و یکم شماره 1 (پیاپی 61، بهار و تابستان 1402)

نشریه تحقیقات ژنتیک و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران
سال سی و یکم شماره 1 (پیاپی 61، بهار و تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/09/09
  • تعداد عناوین: 10
|
  • نظر توکلی داشلی برون، ابوالفضل طهماسبی*، مجید محمداسمعیلی، فاطمه سادات نصرالهی صفحات 1-18
    سابقه و هدف

    به منظور مدیریت اکوسیستم های مرتعی و حفظ پوشش گیاهی عرصه های طبیعی مناطق خشک، مطالعه گونه های شاخص ضروریست. دانش نیازهای اکولوژیک گونه های مرتعی برای برنامه ریزی و مدیریت جوامع گیاهی و حفاظت و بهره برداری از اکوسیستم های آن حایز اهمیت است. استان گلستان با جایگاه جغرافیایی ویژه خود، رویشگاه بسیاری از گونه هاست که در صورت شناخت عوامل موثر بر رشد این گونه ها و سازگاری آنها، می توان از صرف هزینه و اتلاف زمان در برنامه ریزی برای اصلاح و احیاء مراتع جلوگیری کرد. یکی از سرده های با ارزش مرتعی L. Artemisia است که در مناطق خشک و نیمه خشک پراکنش دارد و از نظر حفاظت خاک، تامین علوفه احشام و ارزش دارویی نقش مهمی ایفا می کند.    

    مواد و روش ها

    در این بررسی، 12 جمعیت از چهار گونه از جنس درمنه (Artemisia) در ایران در محدوده مراتع شمال شهرستان گنبد کاووس در استان گلستان بر اساس شواهد بوم شناختی، ریزریخت شناسی و مولکولی مطالعه گردید. مطالعات بوم شناسی بر اساس مشخصات اقلیمی و خاک رویشگاه گونه های جنس درمنه در مراتع استان گلستان انجام شد. ریخت شناسی دانه گرده گونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی نگاره (SEM) بررسی شد. بررسی روابط مولکولی چهار گونه درمنه شامل A. annua, A. sieberi, A. aucheri, A.fragrans با استفاده از توالی های هسته ای nrDNA ITS و کلروپلاستی rpl32-trnL(UAG) و ترکیب آنها انجام گردید.

    یافته ها

    نتایج مطالعات اکولوژیکی نشان داد که بیشتر گونه های درمنه در منطقه مورد مطالعه در اقلیم خشک و در خاک های سیلتی و سیلتی کلی لوم حضور داشتند. اندازه گیری EC بیانگر این بود که این خاک ها جزو خاک های شور بوده و از نظر ماده آلی فقیر هستند. بررسی ها نشان داد که اندازه بسیاری از دانه های گرده گونه ها متوسط و از نوع سه شیاردار بودند. در تمام گونه های مورد بررسی با توجه به نسبت P/E، طرح کلی دانه های گرده که در نمای قطبی دیده می شوند، دایره ای، مثلثی و استوایی با طرح کلی بیضوی است. همانطور که توسط میکروسکوپ الکترونی SEM مشاهده شد، تزیینات اگزین از نوع اکینات است. نتایج مطالعات مولکولی بیانگر این بود که همه گونه های مورد بررسی یک گروه تک نیا با حمایت بالا (PP =1.00, ML BS =100, MP BS=100) را تشکیل دادند. تجزیه های حاصل از داده های ترکیبی، روابط حمایت شده تری نسبت به تجزیه های حاصل از قطعات به صورت جداگانه نشان دادند. نتایج حاصل از درخت ترکیبی دو کلاد مجزا نشان داد که در کلاد I با حمایت بالا گونه یکساله A. annua و در کلاد II بقیه گونه های مورد مطالعه با حمایت بالاPP=0/88, ML BS=90, MP BS=94)) قرار گرفتند.

    نتیجه ‏گیری: 

    این تحقیق بیانگر این بود که خصوصیات بوم شناختی، ریزریخت شناسی و داده های مولکولی در تمایز و شناسایی گونه های درمنه مفید و کاربردیست. مطالعه گونه های مورد نظر امکان انتخاب ژن های مناسب و سازگارشده با هر محیط و انتقال آنها به گونه زراعی به منظور تولید ارقام متحمل به تنش را برای به نژادگران و متخصصان بیوتکنولوژی فراهم می کند. سرده درمنه با توجه به سازش اکولوژیکی و شدت سازگاری بالا در شرایط طبیعی به فراوانی در ایران پراکنش دارد. اما متاسفانه تغییر کاربری اراضی و تبدیل عرصه های طبیعی به محیط های زراعی موجب شده عرصه های درمنه زارها کوچک شده و گونه زایی و تنوع محدود شود. بررسی روابط خویشاوندی بین گونه ها و تکامل صفات، می تواند به عنوان ابزاری در تعیین احتمال موفقیت در انجام تلاقی های بین گونه ای استفاده شود. بنابراین اطلاعات بدست آمده می تواند در جهت حفظ و تعادل درمنه زارها کمک فراوانی بکند.

    کلیدواژگان: بوم شناختی، دانه گرده، درمنه، مرتع، مطالعه مولکولی
  • اکبر عبدی قاضی جهانی*، نایب خالق امینو صفحات 19-33
    سابقه و هدف

    چمن گندمیElymus tauri (Boiss. & Balansa)  از گونه های مقاوم به خشکی و سرما است که در دامنه های صخره ای، سنگلاخی با شیب تند آذربایجان، البرز و بخشی از زاگرس می روید. گیاهی چندساله است. ریشه ای قوی و مقاوم در برابر چرای مفرط دام ها دارد. از گونه های خوش خوراک مرتعی برای چرای دام می باشد. تنوع ژنتیکی گراس ها تحت تاثیر عوامل مختلف مانند فعالیت های بشری، محیطی، سیستم گرده افشانی، رانش ژنتیکی و اندازه جمعیت قرار می گیرد. ازاین رو، عوامل اکوجغرافیایی نیز از فاکتور های مهم تاثیرگذار در ساختار و تنوع ژنتیکی جمعیت ها هستند. هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر ارتفاع رویشگاهی و سطح پلوییدی بر تنوع صفات ساختاری و عملکردی جمعیت های گونه Elymus tauri در شمال غرب ایران بود.

    مواد و روش ها

    مواد آزمایشی شامل بذر 12 جمعیت بومی گونه E. tauri بود که عمدتا از مراتع استان های آذربایجان شرقی و اردبیل جمع آوری شد. در زمان جمع‎آوری، ارتفاع از سطح دریا موقعیت جغرافیایی با GPS ثبت شد. بذرهای جمع آوری شده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در 4 تکرار در مزرعه تحقیقاتی در شمال غربی شهر تبریز در ارتفاع 1350 متری و در حاشیه رودخانه آجی چای کاشته شدند. آب و هوای منطقه نیمه خشک، بافت خاک ایستگاه از نوع لومی سبک و شنی، میزان مواد آلی و عناصر شیمیایی خاک (NPK) ضعیف تا متوسط بود. هدایت الکتریکی 2/6 میلی موس بر سانتی متر مربع بود. pH خاک مزرعه (55/7 (pH= قلیایی بود. آزمایش در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در 4 تکرار انجام شد. برای جلوگیری از اثرهای سوء رقابت بین گیاهان، از هر تیمار 4 لاین کشت شد. فاصله بین خطوط 40 سانتی متر و فاصله بین بوته ها هم در هر خط 40 سانتی متر بود. آبیاری و وجین علف های هرز در طول دوره کاشت انجام شد. تعداد 10 بوته از دو ردیف میانی هرکرت به طور تصادفی انتخاب و صفات عملکردی و ساختاری اندازه گیری و ثبت گردید. ژنوتیپ ها بر اساس ارتفاع رویشگاهی و سطوح پلوییدی گروه بندی شدند. تجزیه واریانس داده ها بر اساس دو دامنه ارتفاعی (منشا جمع آوری بذر) انجام شد. مقایسه میانگین ها با استفاده از روش دانکن انجام شد.

    یافته ها

    نتایج تجزیه آزمون T تست نشان داد که بین دو دامنه ارتفاعی از لحاظ میانگین کل صفات تعداد کل پنجه، طول برگ دوم، وزن بوته، وزن خشک بوته، عملکرد علوفه خشک، تعداد پنجه بارور، تعداد پنجه غیربارور، طول سنبله، طول برگ پرچم و تعداد سنبلچه در سطح احتمال 5% اختلاف معنی دار وجود داشت. در بیشتر صفات مورد بررسی بین جمعیت های واقع در دو دامنه ارتفاعی تفاوت معنی داری وجود داشت، به طوری که میانگین صفات ساختاری و عملکردی در نواحی مرتفع نسبت به نواحی کم ارتفاع کاملا برتری داشت. گروه بندی بر اساس ارتفاع رویشگاهی نشان داد که جمعیت های واقع در ارتفاعات کمتر از 1600 متر از سطح دریا عمدتا دیپلویید بودند، در صورتی که جمعیت های واقع شده در ارتفاعات بالاتر از 1700 متر تتراپلویید بودند. نتایج تجزیه خوشه ای و تجزیه به مولفه های اصلی صفات مورد مطالعه، گروه بندی جمعیت ها را بر اساس ارتفاع رویشگاهی و سطوح پلوییدی تایید کرد. همچنین نمودار بای پلات، ضمن تایید گروه بندی تجزیه خوشه ای، طبقات ارتفاعی و سطوح پلوییدی را بخوبی از همدیگر متمایز نمود.

    نتیجه گیری

    این گیاه در رویشگاه های مرتفع سازگاری بهتری دارد، به طوری که شرایط سردسیر را به مناطق معتدل ترجیح می دهد. میانگین بالای بیشتر صفات عملکردی و ساختاری در جمعیت های تتراپلویید صحت گروه بندی را تایید کرد. با توجه به اینکه این گونه در مناطق سردسیری رشد بیشتری دارد، برای ادامه فرایند، بهتر است گزینش و اصلاح از جمعیت های پلی پلویید در مناطق مرتفع استفاده شود.

    کلیدواژگان: صفات ملکردی، صفات ساختاری، گروه بندی، ارتفاع زیستگاه، دیپلوئید، تتراپلوئید
  • علیرضا مطیعی مهر، بهروز شیران*، احسان شهبازی صفحات 34-51
    سابقه و هدف

    کاج چلغوزه در نواحی شرق و جنوب شرق افغانستان رشد می کند و نقش مهمی در توسعه اجتماعی و اقتصادی جوامع روستایی دارد که در مجاورت جنگل های چلغوزه زندگی می کنند و از آن به عنوان سوخت، گیاه دارویی، مرتع، پناهگاه دام و آجیلی استفاده می شود. در این مطالعه تنوع و ساختار ژنتیکی جمعیت های این درخت با نشانگرهای SCoT و iPBS ارزیابی شد.

    مواد و روش ها

    در مجموع 39 ژنوتیپ کاج چلغوزه از مناطق مختلف در پنج استان افغانستان به نام های خوست، پکتیا، لغمان، کنر و نورستان جمع آوری شد. برای استخراج DNA ژنومی، از روش CTAB اصلاح شده استفاده گردید. تعداد 6 آغازگر از هر نشانگر SCoT و iPBS برای این بررسی استفاده شد که به ترتیب تعداد 48 و 55 نوار SCoT و iPBS تولید کردند. برای تجزیه وتحلیل داده ها و تعیین روابط ژنتیکی، تجزیه خوشه ای انجام شد.

    یافته ها

    در این مطالعه از 12 پرایمر SCoT و iPBS استفاده شد که منجر به تولید 48 باند و 55 باند برای نشانگرهای SCoT و iPBS شد. درصد چندشکلی به ترتیب 8/20 و 1/29 برای نشانگر SCoT و iPBS برآورد شد. میانگین کل PIC به ترتیب 026/0 و 045/0 برای نشانگر SCoT و iPBS تعیین گردید که نشان دهنده تمایز بیشتر نشانگر iPBS نسبت به SCOT است. ضرایب شباهت ژنتیکی نشان دهنده تنوع ژنتیکی کم بین جمعیت ها می باشد. دندروگرام UPGMA مبتنی بر ضریب شباهت ژنتیکی نشان داد که در هر دو نشانگر ژنوتیپ ها بر اساس منطقه جغرافیایی از یکدیگر تفکیک نشده اند که می تواند به دلیل ماهیت دگرگرده افشانی بالای این گونه و گستره پراکنش کم آن در این نواحی باشد. تجزیه واریانس مولکولی نشان داد که درصد تنوع ژنتیکی درون جمعیت ها بیشتر از بین جمعیت ها است. تجزیه مدل بیزین STRUCTURE دو گروه (K=2) برای نمونه های مورد مطالعه کاج چلغوزه برآورد کرد که نشان دهنده هم آمیزی درون نمونه ها می باشد.

    نتیجه گیری

    تفاوت کم بین پنج جمعیت مورد بررسی از نظر تنوع کل و سطوح تمایز جمعیتی با سازوکار رشدی گیاهان چندساله با عمر طولانی و پراکنش منطقه ای مطابقت دارد. این نتایج می تواند به حفظ و پرورش این درخت مهم اقتصادی کمک کند.

    کلیدواژگان: افغانستان، تنوع ژنتیکی، SCoT، iPBS، کاج چلغوزه
  • صالح امیری*، رضا محمدی صفحات 52-67
    سابقه و هدف

    گرا س ها از مهمترین گیاهان علوفه ای هستند که به منظور تولید علوفه، احداث چراگاه، احیاء مراتع و حفاظت خاک کاشته می شوند. گراس های سردسیری چندساله دارای  ظرفیت تولید نسبتا بالا علوفه در شرایط نامساعد محیطی هستند و با توجه به سازگاری وسیع آنها برای اهداف مختلف کشاورزی و حفاظت خاک کشت و کار می شوند. این گیاهان دایمی با ریشه نسبتا عمیق در شرایط مناسب عمر طولانی دارند. این گیاهان قادر به استقرار و ادامه حیات در خاک های فقیر هستند، اگر حاصلخیزی خاک کافی باشد، محصول خوبی تولید خواهند کرد. هدف از این تحقیق، شناسایی و انتخاب ژنوتیپ های برتر چهار گونه گراس سردسیری چندساله از نظر پاسخ فیزیولوژیکی در شرایط تنش خشکی است.

    مواد و روش ‏ها:  

    در این تحقیق تعداد سه ژنوتیپ از هر یک از گونه های فسکیوی بلند (F. arundinacea)، علف پشمکی (B. inermis)، علف باغ (D. glomerata) و علف گندمی بیابانی (A. desertorum) که از نظر عملکرد علوفه و بذر و در تنش خشکی رشد بهتری داشتند در آزمایش قبلی انتخاب شده بودند در دو آزمایش تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی و آبیاری نرمال (100 درصد ظرفیت زراعی) در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در سال 1401 در مزرعه مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی آذربایجان شرقی کشت شدند. پس از اعمال تنش خشکی در مرحله رشد رویشی، برخی از صفات فیزیولوژیکی همانند شاخص پایداری غشای سلولی، محتوی رنگریزه برگ (کلروفیل a، کلروفیل b و کارتنویید)، محتوی پروتیین و ظرفیت اسمزی در شرایط شاهد و تنش خشکی اندازه گیری شدند.

    یافته ها

    مقایسه میانگین داده ها نشان داد که ژنوتیپ Fa-G1 در فسکیوی بلند، ژنوتیپ Bi-G3 در علف پشمکی، ژنوتیپ Dg-G1 در علف باغ و ژنوتیپ Ad-G1 در علف گندمی بیابانی در مقایسه با سایر ژنوتیپ های هر یک از این گونه ها در برابر تنش خشکی متحمل تر بودند.

    نتیجه گیری

    بر اساس نتایج به دست آمده، شاخص ظرفیت اسمزی برگ می تواند به عنوان یکی از مهمترین شاخص های فیزیولوژیکی در شرایط تنش خشکی برای شناسایی ژنوتیپ های متحمل به خشکی در این گونه ها استفاده شود. نتیجه کلی نشان داد که علف گندمی بیابانی، علف پشمکی، فسکیوی بلند و علف باغ به ترتیب مقاوم ترین گونه ها به تنش خشکی هستند.

    کلیدواژگان: پایداری غشای سلولی، رطوبت خاک، گراس های سردسیری، محتوی رنگریزه
  • وجیهه سادات حسین زاده، فاطمه ذاکر تولایی*، لیلا سمیعی صفحات 68-84
    سابقه و هدف

    آنیسون یا بادیان رومی با نام علمی  Pimpinella anisum L.از تیره (Apiaceae (Umbelliferea و جنس Pimpinella است. آنیسون بومی نواحی سواحل غربی دریای مدیترانه، مصر و آسیای صغیر است. جنس Pimpinella دارای گونه های متعددی است که تاکنون 150 گونه در اروپا، آسیا و آفریقا متعلق به این جنس شناخته شده اند. حدود 2 تا 3 درصد وزن بذر آنیسون را اسانس تشکیل می دهد و مهمترین ماده تشکیل دهنده اسانس، ترانس آنتول به میزان 80 تا90 درصد آن است. این مطالعه با هدف بهینه سازی باززایی این گیاه در محیط درون شیشه ای انجام شده است.

    مواد و روش ها

    در آزمایش اول، جوانه زنی بذرهای گیاه و انتخاب روش مناسب ضدعفونی برای آلودگی زدایی نمونه ها بررسی شد. در آزمایش دوم، باززایی مستقیم گیاه تحت تاثیر ترکیبات مختلف BA، Kin و NAA روی ریزنمونه جوانه هیپوکوتیلی بررسی گردید. در آزمایش سوم، تولید کالوس از ریزنمونه های ریشه، هیپوکوتیل، جوانه هیپوکوتیلی، برگ لپه ای و برگ معمولی با استفاده از غلظت های مختلف  2,4‐Dانجام شد. در آزمایش چهارم، اثر دامنه محدودتری از غلطت های مناسب از 2,4‐D روی ریزنمونه های دمبرگ و ریشه بررسی شد. در آزمایش پنجم، کالوس های تولید شده در مرحله قبل برای باززایی در معرض غلظت های مختلف  BAو NAA قرار گرفتند. همه این آزمایش ها در قالب طرح های کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد. آنالیز داده ها نیز با استفاده از نرم افزار Minitab انجام و مقایسه میانگین تیمارها با آزمون توکی در سطح احتمال 5 درصد انجام شد.

    یافته ها

    بهترین پاسخ جوانه زنی به میزان 70 درصد در شرایط 24 ساعت خیس کردن بذرها و ضدعفونی با الکل 70 درصد و هیپوکلریت سدیم 5/1 درصد در محیط کشت MS 2/1 بدست آمد. بهترین پاسخ باززایی مستقیم از نظر طول دمبرگ مربوط به تیمارهای 9 (5/0 میلی گرم بر لیتر BA به اضافه 5/0 میلی گرم بر لیتر Kin به اضافه 5/0 میلی گرم بر لیتر NAA)، 14(5/0 میلی گرم بر لیتر  Kinبه اضافه یک میلی گرم بر لیتر NAA)، 17(25/0 میلی گرم بر لیتر BA به اضافه 25/0 میلی گرم بر لیتر Kin به اضافه یک میلی گرم بر لیتر NAA) و 19 (یک میلی گرم بر لیتر BA به اضافه یک میلی گرم بر لیتر Kin به اضافه یک میلی گرم بر لیتر NAA) با حدود 4 سانتی متر بود. از نظر تعداد برگ، بهترین پاسخ مربوط به تیمارهای 14و 17 با 47 عدد برگ بود. در آزمایش سوم، ریزنمونه های دمبرگ و ریشه بهترین کالوس زایی را داشتند. در آزمایش چهارم، با استفاده از تیمار 5/0 میلی گرم بر لیتر BA به اضافه 75/0 میلی گرم بر لیتر 2,4D به میزان 22/97 درصد در ریزنمونه دمبرگ، کالوس زایی مشاهده شد. در آزمایش پنجم، کالوس های بدست آمده از مرحله قبل در تیمار شاهد بدون هورمون بیشترین شاخه زایی را به میزان 40 درصد نشان دادند. بعضی از شاخه ها ریشه دار شده و گیاهچه های حاصل پس از سازگاری به گلخانه منتقل شدند.

    نتیجه گیری

    در این آزمایش اگرچه باززایی مستقیم منجر به تولید ساقه نشد، اما تولید برگ در این روش مشاهده شد. با توجه به عدم مشاهده نتایج مورد انتظار در روش باززایی مستقیم، تولید کالوس و باززایی غیرمستقیم مدنظر قرار گرفت که با موفقیت چشمگیر همراه بود. در مجموع نتیجه گیری شد که برای باززایی گیاه انیسون، روش غیرمستقیم یعنی باززایی گیاه از کالوس مناسب تر از روش باززایی مستقیم است. دمبرگ به عنوان بهترین ریزنمونه معرفی شد. تیمار هورمونی 75/0 میلی گرم بر لیتر 2,4-D به همراه 5/0 میلی گرم بر لیتر BA توانست در ریزنمونه دمبرگ به میزان 22/97 درصد کالوس القا نماید، بنابراین به عنوان یک ترکیب هورمونی موفق برای کالوس زایی در انیسون معرفی شد. تولید شاخه و ریشه از کالوس در تیمار شاهد، نشان داد که بعد از بدست آوردن کالوس، بدون استفاده از تنظیم کننده های رشد گیاهی می توان به گیاه کامل دست پیدا کرد. نتایج این پژوهش می تواند در مطالعات ریزازدیادی، مهندسی ژنتیک، کشت سوسپانسیون سلولی و تولید متابولیت های ثانویه و سایر پروژه های مرتبط با اصلاح گیاه و پروژه های کشاورزی مولکولی مورد استفاده قرار گیرد. با توجه به ارزش دارویی گیاه آنیسون، نتایج این پژوهش می تواند دارای کاربرد عملی باشد.

    کلیدواژگان: آنیسون، شاخه زایی، کالوس زایی، BA، 2، 4D
  • ثریا الهی کرمدار، سیاوش حسینی سرقین، رضا درویش زاده*، رشید جامعی صفحات 85-99
    سابقه و هدف

    نازک شدن لایه ازن در نتیجه اکسیدهای نیتروژن و هیدروکربن های هالوژنه، سبب افزایش تابش پرتو فرابنفش بر کره زمین شده است. این پرتو می تواند بسیاری از ویژگی های فیزیولوژیکی و آناتومیکی گیاهان را تحت تاثیر قرار دهد. هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر اشعه UV-B بر پارامترهای مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و بیان ژن لیمونن سینتاز (LS) در گیاه نعناع فلفلی (Mentha piperita L.) و تاثیر اسید سالیسیلیک (SA) در کاهش اثرهای مضر این پرتو بر گیاه است. ژن LS در ابتدای مسیر تولید منتول قرار داشته و نقش مهمی در تولید پیش ماده برای تولید منتول دارد.

    روش تحقیق: 

    این پژوهش در شرایط گلخانه در قالب طرح پایه کاملا تصادفی با هشت گروه تیماری در سه تکرار روی گیاه نعناع فلفلی انجام شد. تیمارها شامل: 1) گروه کنترل که هیچ ماده ای دریافت نکردند، 2) SA0.5، 3) SA1، 4) SA2، 5) UV-B، 6) SA0.5+UV-B، 7) SA1+UV-B، و 8) SA2+UV-B بودند. گیاهان کشت شده بعد از یک ماه به مرحله 6 برگی رسیدند و در این مرحله، تیمارها اعمال شد. تیمار سالیسیلیک اسید (SA) در غلظت های مختلف در طی سه مرحله و به فاصله 10 روز به صورت محلول پاشی بر روی برگ ها اعمال گردید و یک روز بعد از محلول پاشی دوم، تیمار UV-B به مدت 8 روز متوالی و هر روز 40 دقیقه اعمال شد. سپس پارامترهای مختلف مورفو- فیزیولوژیکی بررسی شد. برای ارزیابی بیان ژن، نمونه برداری از برگ ها، یک روز بعد از اتمام تیمار UV (مرحله اول برداشت، 18 روز بعد از اسپری SA) و بعد از زمان بازیابی (ریکاوری) (مرحله دوم برداشت، 30 روز بعد از اسپری SA) انجام شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که اشعه  UV-Bباعث کاهش معنی دار وزن تر و خشک ریشه در مقایسه با گروه کنترل شد. بیشترین وزن تر و خشک ریشه در گروه تیماری SA1mM و کمترین آن در تیمار UV-B مشاهده شد. تعداد برگ ها تحت تیمار UV-B نسبت به گروه کنترل کاهش معنی دار یافت. بیشترین تعداد برگ در تیمار SA0.5mM و کمترین آن در UV-B مشاهده شد.UV-B  مقدار پروتیین محلول ریشه و اندام هوایی را به شکل معنی دار کاهش داد. حداکثر مقدار پروتیین محلول اندام هوایی در تیمار SA2mM در ریشه در تیمار SA2+UV-B و کمترین مقدار پروتیین محلول ریشه و اندام هوایی در تیمار UV-B مشاهده شد. تحت تیمار UV-B در مقایسه با گروه کنترل افزایش معنی دار در میزان آنتوسیانین مشاهده شد. بیشترین میزان آنتوسیانین در گروه تیماریSA1+UV-B  و کمترین آن در گروه کنترل مشاهده گردید. افزایش معنی دار در میزان پرولین ریشه و اندام هوایی از دیگر اثرهای تابش UV-B بود. بیشترین مقدار پرولین در SA0.5+UV-B و کمترین آن در گروه کنترل مشاهده شد. میزان بیان ژن LS در مرحله دوم (مرحله بازیابی) نسبت به مرحله اول افزایش یافت.

    نتیجه گیری

    نتایج نشان داد که اشعه  UV-Bباعث کاهش معنی دار وزن تر و خشک ریشه، تعداد برگ ها و پروتیین محلول و افزایش معنی دار میزان آنتوسیانین و پرولین نسبت به گروه کنترل شد. میزان بیان ژن LS در مرحله دوم (مرحله بازیابی) نسبت به مرحله اول افزایش یافت. نتایج نشان داد که تیمار با اسید سالیسیلیک موجب کاهش آسیب ناشی از اعمال اشعه  UV-Bدر گیاه نعناع فلفلی شد.

    کلیدواژگان: اسید سالیسیلیک، اشعه ی UV-B، ژن لیمونن سینتاز، گیاه نعناع فلفلی
  • بایزید یوسفی* صفحات 100-115

    بمنظور بررسی روابط عملکرد گل و اجزای آن و تجزیه علیت، 49 ژنوتیپ گل محمدی (Rosa damascena) برای عملکرد گل و 16 صفت فنولوژیکی و مورفولوژیکی در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار طی سالهای87- 1383در نهالستان زاله سنندج ارزیابی شدند. نتایج موید وجود تنوع ژنتیکی معنی دار (p≤0.01) بین ژنوتیپ ها از لحاظ صفات مورد بررسی بود. همبستگی صفات فنولوژیکی با عملکرد گل منفی و معنی دار اما همبستگی صفات مورفولوژیکی با آن مثبت و معنی دار بود. نتایج تجزیه های کلی و تکمیلی علیت نشان داد که تعداد و وزن گل (با اثر مستقیم به ترتیب P=0.979** و P= 0.334**) اجزای اصلی عملکرد گل در پایه و سطح کل سبز و قطر تاج پوشش گیاه (با اثر مستقیم به ترتیب 0.569** و 0.282*) اجزای اصلی تعداد گل در پایه و همچنین تعداد و سطح برگ (با اثر مستقیم به ترتیب 1.024** و 0.085*) اجزای اصلی سطح کل سبز پایه بودند. بنابراین در گزینش های غیر مستقیم برای بهبود عملکرد گل در ژنوتیپ های گل محمدی می توانند مورد توجه قرار بگیرند. سایر صفات اثرات غیر مستقیم خود را بر عملکرد گل به طور عمده از طریق تعداد گل در پایه (صفات فنولوژیکی به صورت منفی و صفات مورفولوژیکی به صورت مثبت) اعمال نمودند.

    کلیدواژگان: عملکرد گل، گل محمدی(Rosa damascena)، تجزیه همبستگی، تجزیه علیت
  • لعیا پیربداقی، ابوالفضل علیرضالو*، قادر قاسمی صفحات 116-131
    سابقه و هدف

    سنجد با نام علمی Elaeagnus angustifolia از تیره Elaeagnaceae از گیاهان دارویی مهم است. با توجه به اینکه گونه E. angustifolia در شهرستان ارومیه برای کشت، بهره برداری و استفاده در صنایع غذایی و دارویی کشور مورد توجه جدی قرار نگرفته است، بنابراین ارزش دارویی ژنوتیپ ها و گونه های آن در این منطقه مشخص نیست. این تحقیق با هدف بررسی تنوع فیتوشیمیایی، آنتی اکسیدانی و مورفولوژیکی ژنوتیپ ها در شهرستان ارومیه انجام شد.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه میوه 10 ژنوتیپ سنجد ˊAnabiˊ منطقه ارومیه جمع آوری شد و تنوع ژنوتیپ ها بر اساس صفات طول و وزن میوه، محتوای فنول کل، فلاونویید و اسید آسکوربیک و فعالیت آنتی اکسیدانی ارزیابی شدند. رنگ میوه توسط دستگاه HunterLab اندازه گیری شد. محتوای فنول کل، فلاونویید و اسید آسکوربیک کل با استفاده از فولین سیوکالتیو، کلرید آلومینیوم و 2,6-Dichlorophenolindophenol اندازه گیری گردید. فعالیت آنتی اکسیدانی با استفاده از 2،2-دی فنیل-1-پیکریل هیدرازیل (DPPH) اندازه گیری شد. داده ها تجزیه واریانس شدند و مقایسه بین ژنوتیپ ها به روش دانکن انجام شد. تجزیه خوشه ای ژنوتیپ ها و همبستگی پیرسون با استفاده از صفات مورفولوژیکی و فیتوشیمیایی انجام گردید.

    یافته ها

    نتایج این تحقیق نشان داد که بیشترین مقدار طول میوه مربوط به G2 با 43/22 میلی متر بود. نتایج این مطالعه نشان داد که ژنوتیپ های مختلف از نظر صفات مورفولوژیکی مانند وزن میوه تفاوت معنی داری با هم داشتند. در اندازه گیری وزن میوه، بیشترین وزن میوه با مقدار 18/3 گرم مربوط به G5 بود. وزن میوه بیشترین تاثیر را بر عملکرد دارد. رنگ یکی از مهمترین خصوصیات مورفولوژیکی میوه سنجد است. در اندازه گیری رنگ میوه، بیشترین مقدار * L با مقدار 6/39 مربوط به G2، بیشترین مقدار *a با مقدار 7/24 مربوط به G7 و بیشترین مقدار *b با مقدار 2/19 مربوط به G2 بود. پس از محاسبه کروما، بیشترین مقدار کروما با مقدار 94/27 در G10 مشاهده شد. بیشترین میزان Hue با 36/55 درصد مربوط به G2 بود. بیشترین مقدار فنول کل، فلاونوییدها و اسید آسکوربیک به ترتیب با 58/33 میلی گرم اسید گالیک در 100 گرم وزن تر میوه در ژنوتیپ 10 (G10)، 11/21 میلی گرم کویرستین در 100 گرم وزن تر میوه در ژنوتیپ 10 (G10) و 5/42 میلی گرم اسید آسکوربیک در گرم وزن تر میوه در ژنوتیپ1 (G1) مشاهده شد. همچنین ظرفیت آنتی اکسیدانی میوه با استفاده از DPPH نشان داد که فعالیت آنتی اکسیدانی این ژنوتیپ ها بین 17/21 تا 81/33 درصد متغیر بود. تجزیه خوشه ای داده های مورفولوژیکی و فیتوشیمیایی نشان داد که ژنوتیپ های مورد بررسی در این تحقیق در دو گروه جداگانه قرار گرفتند که از میان آنها گروه دوم (ژنوتیپ های 1، 6، 7، 8، 9 و 10) دارای بیشترین فنول، فلاونویید و ویتامین ث و فعالیت آنتی اکسیدانی بودند. نتایج همبستگی در بین خصوصیات فیتوشیمیایی نشان داد که فعالیت آنتی اکسیدانی با میزان محتوای فنول، فلاونویید و اسید آسکوربیک کل همبستگی مثبت و معنی داری داشت.

    نتیجه گیری

    نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که ژنوتیپ های مختلف سنجد، به ویژه ژنوتیپ های موجود در گروه دو دارای مقادیر قابل توجهی ظرفیت آنتی اکسیدانی و ترکیبات فنولی بودند که می توانند در صنایع غذایی و دارویی مورد استفاده قرار گیرند. با توجه به نتایج، در بین ژنوتیپ های گروه یک، ژنوتیپ (G10) را می توان به عنوان ژنوتیپ برتر پیشنهاد داد.

    کلیدواژگان: ژنوتیپ، تنوع، سنجد، گیاهان دارویی، فیتوشیمیایی
  • امین شفیع تالی، سارا خراسانی نژاد*، علیرضا شهبازی صفحات 132-149
    سابقه و هدف

    کمبود آب از مهمترین عوامل محیطی کاهش رشد و عملکرد بسیاری از محصولات کشاورزی در ایران و دنیاست. سیلیسیم، به عنوان دومین عنصر فراوان در پوسته زمین، نقش مهمی را در ایجاد مقاومت به تنش های زنده و غیر زنده در گیاهان ایفا می کند. باتوجه به مشکلات کم آبی روزافزون در ایران و نیاز به شناخت گیاهان متحمل به خشکی و تیمارهای کمک به افزایش این تحمل، این تحقیق با هدف بررسی اثر سیلیسیم بر عملکرد و برخی ویژگی های مورفولوژیک و فیتوشیمیایی زوفا (Hyssopus officinalis) تحت رژیم های آبیاری به صورت آزمایش گلدانی در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، به اجرا درآمد.

    مواد و روش ها

    آزمایش گلدانی به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی، در سه تکرار (هر تکرار شامل دو گلدان بود) انجام شد که سطوح مختلف تنش خشکی شامل چهار سطح 100 درصد ظرفیت زراعی، 75 درصد ظرفیت زراعی، 50 درصد ظرفیت زراعی و  25 درصد ظرفیت زراعی در طی سه ماهه، در چهار سطح مختلف سیلیسیم، صفر (شاهد)، 75/0،  5/1 و 25/2 میلیگرم بر لیتر به صورت محلول پاشی برگی در چهار نوبت، هر سه هفته یک بار، صورت پذیرفت. در زمان گلدهی کامل، اجزای عمکرد، صفات مورفولوژیک و فیتوشیمیایی شامل طول ریشه و طول ساقه، وزن تر و خشک ریشه و وزن خشک زی توده، سطح برگ، فنل کل، فلاونوییدکل، فعالیت آنتی اکسیدانی، درصد اسانس مورد ارزیابی قرار گرفتند.

    یافته ها

    نتایج تجزیه و تحلیل های آماری نشان داد که رژیم های مختلف آبیاری دارای اثر معنی داری روی همه ی صفات اندازه گیری شده به جز وزن تر اندام هوایی و طول میان گره بود به طوری که تنش خشکی باعث کاهش وزن تر و خشک ریشه، کاهش سطح برگ و نیز کاهش تعداد شاخه فرعی گردید و با افزایش سطح خشکی میزان فنل کل و نیز درصد اسانس افزایش یافت. همچنین با بررسی اثر سیلیسیم در شرایط رژیم های مختلف آبیاری اثر معنی داری روی افزایش کلیه صفات اندازه گیری شده مشاهده شد. به طوری که با کاربرد سیلیسیم، وزن تر و خشک ریشه، طول ریشه و طول ساقه و تعداد میانگره ها، ، فنل کل، فلاونوییدکل، فعالیت آنتی اکسیدانی و درصد اسانس، تحت تاثیر تنش خشکی، افزایش یافت.

    نتیجه گیری

    افزایش غلظت سیلیسیم در محلول پاشی سبب افزایش اجزای عملکرد گیاه زوفا در شرایط تنش کم آبی گردید. همزمان این تیمار توانست سبب افزایش تولید متابولیت های ثانویه گیاه شامل مجموع ترکیبات فنلی، فلاونوییدی، درصد اسانس و درنتیجه افزایش درصد مهار رادیکال های آزاد گردد. این نتایج بیانگر خاصیت بهبود دهندگی سیلیسیم روی عملکرد گیاه دارویی زوفا در شرایط تنش خشکی می باشد. باتوجه به غلظت های مورد استفاده سیلیسیم، مشاهده شد موثرترین غلظت سیلیسیم 5/1 میلی گرم برلیتر بوده است.

    کلیدواژگان: درصداسانس، فلاونوئیدکل، فعالیت آنتی اکسیدانی، فنل کل، کلروفیل
  • محمدرضا نقوی*، سعادت محمدنژاد، نفیسه خسروی، جابر نصیری صفحات 150-166
    سابقه و هدف

    پنیرباد (Withania somnifera) متعلق به خانواده سیب زمینی، به صورت یک درختچه کوچک همیشه سبز با ریشه های غده ای بزرگ است و در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری وجود دارد. ترکیبات اصلی پنیرباد، ویتانولیدها هستند که شامل ویتافرینA، ویتانولیدD، ویتانولیدA و ویتانون ها می باشند. ویتافرین A و ویتانون ها بیشتر در برگ های پنیرباد وجود دارند، در حالی که ویتانولید  Aعمدتا در ریشه تولید می شود. بیوسنتز این متابولیت ها به ژن های فارنسیل پیروفسفات (FPP)، سیکلوآرتنول سنتاز (CAS)، استرول متیل ترانسفراز (SMT1) و هیدروکسی متیل گلوتاریل کوآنزیم A ردوکتاز (HMGR)، مرتبط با مسیرهای متابولیک مربوط بستگی دارد و RNAهای غیرکدکننده مانند miRNA ها در تنظیم  بیان این ژن ها و آنزیم ها نقش دارند. ژن های miRNA ها، RNAهای کوچک با طول 18- 24 نوکلیوتید هستند که هیچ پروتیینی کد نمی کنند و بروز ژن را در گیاهان و حیوانات تنظیم می کنند. این گروه از RNAهای غیر رمز کننده نقش مهمی در تنظیم بیان ژن پس از رونویسی ایفا می کنند و به عنوان تنظیم کننده های منفی بیان ژن در یوکاریوت ها فعالیت دارند. این تحقیق با هدف شناسایی و بررسی بیان برخی miRNA های حفاظت شده دخیل در بیوسنتز ویتانولیدها در گیاه پنیرباد اجرا گردید.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش، برای انجام آنالیز HPLC از دستگاه کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا متصل به آشکارساز ELSD، مدل C-650 استفاده شد. به منظور شناسایی miRNA های حفاظت شده در گیاه پنیرباد از داده های  RNA-seqمبتنی بر همولوژی توسط نرم افزار C-mii از BLASTn با معیارهای تا چهار عدم تطابق وE- value < 10  استفاده شد. ساختار ثانویه miRNAهای متمایز به وسیله نرم افزار Mfold تعیین شد. ژن های هدف miRNAهای نامزد با استفاده از psRNATarget بر اساس پارامترهای زیر شامل: E-value < 1.0E-5، تعداد جایگاه های مورد هدف برابر2، محدوده نداشتن بازهای مرکزی بین 10-11 نوکلیوتید، بیشترین عدم تشابه برابر 2 و بدون هیچ گونه فاصله انتخاب گردیدند و برای پی بردن به عملکرد ژن های هدف از ابزارBLASTx  علیه پایگاه داده پروتیینی استفاده شد. در مرحله گلدهی نمونه برداری از دو بافت برگ و ریشه سه ژنوتیپ W1 (7629245)،W3  (7629241) و W4 (7629244) با سه تکرار تکنیکی و سه تکرار بیولوژیکی انجام گردید. از Real-time PCR برای ارزیابی بیان miRNA5021 و ژن هدف آن SMT1 و miRNA5140 استفاده شد و تجزیه داده های حاصل از بیان با استفاده از روش  CTΔΔ -2 انجام شد.  

    یافته ها

    با توجه به تجزیه های آماری داده های حاصل از HPLC، بین مقدار ویتافرین آ در سه ژنوتیپ (W1، W3 و W 4) از لحاظ آماری اختلاف معنی داری مشاهده نشد. در بین بافت های مورد مطالعه بیشترین میزان مربوط به برگ W3 و کمترین به ریشه W1 اختصاص داده شده است. برای شناسایی miRNAها ساختار دوم توالی ها با سرور mfold پیش بینی شد. حداقل انرژی آزاد پیچش (MFE) از 15- تا 4/130- kcal.mol متفاوت بود و میانگین آن 98/42- kcal.mol محاسبه گردید. نتایج حاصل از روش RT-qPCR نشان داد که میزان بیان نسبی miR5021 در ریشه W1، W3 و W4 نسبت به شاهد (بافت برگ W1)، 16/1، 37/1 و 17/1 به ترتیب افزایش بیان و در برگ W3 و W4 به ترتیب 1/3 و 7/3 برابر کاهش بیان مشاهده شد. الگوی بیان برای ژن SMT1 در سه ژنوتیپ W. somnifera برای ریشه W1،  W3و W4 به ترتیب 7/7، 8/2 و 4 برابر کاهش و در برگ W3 و W4 به ترتیب 48/2 و 82/1 برابر افزایش بیان نسبت به  شاهد مشاهده شد. همچنین بیان نسبی miR5140 در برگ W3، 57/1 و برای W4 بدون تغییر و در ریشه,WI  W3 و  W4نسبت به شاهد به ترتیب هفت، نه و سه برابر کاهش بیان دیده شد که طبق انالیزهای آماری برای miRNA5021 و miRNA5140 در بین  سه ژنوتیپ برای هر یک از این ژن ها اختلاف معنی داری وجود ندارد.

    نتیجه گیری

    در مجموع با توجه به نقش تنظیمی miRNAهای شناسایی شده در این مطالعه، می توان از این ژن ها در شناسایی بهتر و دقیق تر مسیر بیوسنتز ویتانولیدها استفاده کرد.

    کلیدواژگان: miRNA، ترانسکریپتوم، ژن هدف، ویتافرینA
|
  • N. Tavakkoli Dashliboroon, A. Tahmasebi *, M. Mohammad Esmaeili, F. Nasrollahi Pages 1-18
    Background and objectives

    A study of indicator species to manage rangeland ecosystems and preserve the vegetation of natural areas in dry regions is necessary. The knowledge of the ecological requirements of the range species is important for planning and managing plant communities and protecting and exploiting their ecosystems. Golestan province, with its particular geographical position, is the habitat of many plant species. By identifying the factors affecting the growth and adaptation of these species, it is possible to avoid spending money and wasting time planning to improve and restore pastures. One of the valuable genera that grow in rangelands is Artemisia L., which is distributed in arid and semi-arid regions of the country and plays an essential role in soil protection, fodder supply for livestock and medicinal value.

    Methodology

    In this study, 12 populations of four species of the genus Artemisia in the rangeland area in the north of Gonbad Kavos in Golestan province, Iran, were studied based on ecological, micro-morphological, and molecular evidence. The ecological studies were carried out using climate data and soil characteristics of the species' habitat. Also, the morphology of the species' pollen grain was investigated using a scanning electron microscope (SEM). The molecular relationships of four species (A. annua, A. sieberi, A. aucheri, and A. fragrans) were investigated using nuclear nrDNA ITS and chloroplast rpl32-trnL(UAG) sequences and their combinations.

    Results

    The results of the ecological studies showed that many of the Artemisia species were grown in dry climates and in silty and silty loam soils. EC measurements indicated that the soils of area were saline and had poor organic matter. According to the results, many pollen grains of the species were medium-sized and tricolporate. In all studied species, according to the P/E ratio, the outline of the pollen grains, those seen in the polar view were circular, triangular, and equatorial with an elliptical outline and their exine decorations were echinate. The results of molecular studies indicated that all the species formed a monophyletic group with high support (PP=1.00, ML BS=100, MP BS=100). The combined analysis of data showed more supported relationships than the analyses of a part. The results of the cluster tree showed two separate clades. The annual species A. annua was placed in clade 1 and the rest of the studied species with high support (PP=0.88, ML BS=90, MP BS=94) were placed in clude 2.

    Conclusion

    The results of current research showed that the ecological, micro-morphological characteristics and molecular data were useful in the distinction between the Artemisia species. Such a study allows us to select suitable and adapted genes for the environment and transfer them to the crop species to produce stress-tolerant cultivars. Artemisia is widely distributed in Iran due to its ecological adaptation and high adaptation intensity in natural conditions. Unfortunately, the change in land use and the transformation of natural areas into agricultural lands have caused to shrink the steppic areas and led to limitation of the species formation and diversity. Examining the kinship relationships between species and the evolution of traits can be used to determine the probability of success in interspecies crosses. Therefore, the obtained information can help maintain and balance the Artemisia habitat.

    Keywords: Ecology, pollen grain, Artemisia, rangeland, Molecular studies
  • AKBAR ABDI GAZIJAHANI *, Naib Khaliq Aminov Pages 19-33
    Background and purpose

    Wheatgrass Elymus tauri (Boiss & Balansa) is a drought- and cold-resistant species that grows on rocky, stony slopes with steep slopes in Azerbaijan, Alborz and some parts of Zagros, Iran. It is a perennial plant. It has a strong root and is resistant to excessive livestock grazing. It is one of the delicious species of pasture for livestock grazing. The genetic diversity of grasses is affected by various factors such as human activities, the environment, pollination system, genetic drift, and population size. Therefore, ecogeographical factors are also important influencing factors in the populations’ structure and genetic diversity. The aim of this study was to investigate the effect of habitat height and ploidy level on the diversity of structural and functional traits of Elymus tauri populations in the northwest of Iran.

    Methodology

     The experimental materials included the seeds of 12 native populations of E. tauri, which were mainly collected from the pastures of East Azerbaijan and Ardabil provinces. At the time of collection, the altitude and geographical coordinates of locations were recorded using GPS. The collected seeds were sown in a research farm using a randomized complete block design in four replications in the northwest of Tabriz city, Iran, at 1350 m above sea level and on the edge of the Aji Chai River. The region’s climate is semi-arid, the texture of the station's soil is light loamy and sandy, and the amount of soil organic matter and chemical elements (NPK) was weak to moderate. The electrical conductivity was measured as EC=6.2 millimos per square centimeter. Soil pH (pH=7.55) was alkaline. Each plot contains four 6m lines. The distance between lines was 40 cm, and the distance between plants on each line was 40 cm. Irrigation was made during the plant growth period. The number of 10 plants from the two middle rows of each plot was randomly selected, and yield and morphological traits were measured and recorded. Genotypes were grouped based on habitat altitude and ploidy levels. A statistical analysis (T-test method) was made between two groups for habitat altitude.

    Results

    The results of the T-test analysis between the two altitude ranges showed there were significant differences between the two altitudes in terms of the tillers number, the length of the second leaf, the fresh and dry weight of the plant, the number of fertile tillers, the number of infertile tillers, the length of the spike, the length of the flag leaf and number of spikelets (P<0.05). The means of populations in the upper areas were higher than those in the lower areas. Grouping based on altitude showed that populations at altitudes less than 1600 m above sea level were diploid, while populations at altitudes higher than 1700 m were tetraploid. The cluster analysis and principal component analysis (PCA) results confirmed the grouping of populations based on habitat altitude and ploidy levels. Also, the biplot of PC1 vs. PC2 confirmed the grouping of cluster analysis.

    Conclusion

    This plant had better adaptation in high altitude habitats, so it has grown better in cold conditions than in mild temperate and plain areas. The higher mean values of many traits in the tetraploid populations confirmed the correction of the grouping. Considering that this species grows more in cold regions, it was suggested to use polyploid populations from higher altitude areas to improve breeding varieties.

    Keywords: Functional traits, Structural traits, grouping, habitat height, diploid, Tetraploid
  • Alireza Motieimehr, Behrouz Shiran *, Ehsan Shabazi Pages 34-51
    Background and objective

    The Chalghoza pine (Pinus gerardiana) is grown in the eastern and southeastern regions of Afghanistan and has an important role in the socio-economic progress of rural communities. It serves various purposes, such as providing pine nuts, fuel wood, medicinal plants, grazing areas, and shelter for livestock. In this research, the genetic diversity and structure of different Chalghoza pine populations were examined using molecular markers known as start codon targeted (SCoT) and inter primer binding site (iPBS) markers. Due to the excessive harvesting of its nuts and a decline in its population, the IUCN categorizes the Chilgoza pine as a nearing threat.

    Methodology

    39 Chalghozeh pine genotypes were collected from various regions across five provinces in Afghanistan, namely Khost, Paktia, Laghman, Kunar, and Nuristan. To extract genomic DNA, a modified CTAB procedure was employed, utilizing megagametophyte tissue from 4-5 seeds per genotype. For this research, six primers each for SCoT and iPBS markers were utilized. To analyze the data and determine genetic relationships, cluster analysis was conducted using the unweighted pair-group method arithmetic averages.

    Results

    In this study, 12 SCoT and iPBS primers were utilized, resulting in the generation of 48 and 55 bands for SCoT and iPBS markers, respectively. The percentage of polymorphism was estimated at 20.8% for SCoT markers and 29.1% for iPBS markers. The average values of PIC (polymorphic information content) were determined as 0.026 for SCoT markers and 0.045 for iPBS markers, indicating a higher differentiation power of iPBS markers compared to SCoT markers. The genetic similarity coefficient revealed a relatively low genetic diversity among the populations examined. The UPGMA dendrogram, based on the similarity coefficient, demonstrated that the genotypes did not cluster according to their collection sites. This outcome can be attributed to the species' highly cross-pollinating nature and limited distribution range in the studied area. The observed number of alleles (NA) was 1.08 and 1.09, while the effective number of alleles (NE) was determined as 1.075 for both SCoT and iPBS markers. The Shannon's information index (I) was calculated as 0.055 and 0.060 for SCoT and iPBS markers, respectively. The expected heterozygosity (HE) values were estimated as 0.039 for SCoT markers and 0.042 for iPBS markers. The analysis of molecular variance (AMOVA) indicated that the genetic diversity within populations was higher than among populations. Through a Bayesian model-based STRUCTURE analysis, two groups (K=2) were identified among the five populations of Pinus gerardiana, and admixture was observed within individuals. 

    Conclusion

    The minimal variations observed in total diversities and levels of population differentiation among the five Chalghoza pine populations suggest that the genetic structure of these populations aligns with the species' long-lived perennial nature and regional distribution. These findings have implications for the conservation and cultivation of this economically significant tree, providing valuable insights for its management and preservation.

    Keywords: Afghanistan, Chalghoza pine, Genetic diversity, SCoT, iPBS
  • Saleh Amiri *, Reza Mohammadi Pages 52-67
    Background and objectives

     Grasses are important forage crops, which are used for forage production, pasture establishment, rangeland renovation, and soil conservation. Perennial cold-season grasses have high forage production, are resistant to adverse environmental stress and have broad adaptability in various environments. They are cultivated for various purposes of agriculture and soil protection. The perennial cold-season grasses with relatively deep roots have a long life in suitable conditions. These plants are able to establish and grow with good productivity in poor to moderate soils. The purpose of this research was to identify and select the best genotypes of four perennial cold-season grass species, in terms of physiological response under normal irrigation and drought stress. 

    Methodology

    In this research, the best genotypes of each species of desert wheatgrass (Agropyron desertorum),bromegrass (Bromus inermis), cocksfoot (Dactylis glomerata) and tall fescue (Festuca arundinacea) were selected in previous trials for both seed and forage yield. For each species, three genotypes were evaluated in a field experiment under normal irrigation at 100% and 50% field capacity (FC), using a complete randomized block design with three repetitions in Agriculture and Natural Resources Research of East Azerbaijan in 2021. Drought stress was applied and at the vegetative growing stage, some key physiological traits such as cell membrane stability (CMS), protein content, content of pigments (Chlorophyll and carotenoid) and water potential under both drought stress and control were evaluated . 

    Results

    The results showed that genotype Fa-G1 in Festuca arundinacea, genotype Bi-G3 in Bromus inermis, genotype Dg-G1 in Dactylis glomerata and genotype Ad-G1 in Agropyron desertorum were more tolerant to drought stress compared to other genotypes within species. 

    Conclusion

    The response of plants to drought stress was different depending on the type of plant. It was suggested that the leaf osmotic potential index could be used as one of the most important physiological indicators in drought stress conditions to identify drought-tolerant genotypes. Generally, Agropyron desertorum, Bromus inermis, Festuca arundinacea, and Dactylis glomerata are the most resistant to drought stress.

    Keywords: Cell membrane stability (CMS), Content of pigments, Drought Stress, Soil Moisture
  • Wajihe Sadat Hoseinzadeh, Fatemeh Zaker Tavallaie *, Leila Samiei Pages 68-84
    Background and objectives

    Anise Pimpinella anisum L. is a valuable medicinal plant that 2-3% of its seed weight is essential oils, and about 80-90% of its essential oil is trans-antol. This research was carried out to optimize the indirect organogenesis of P. anisum under in vitro conditions. 

    Methodology

    In the first experiment, different methods of seed germinating and disinfection treatments for decontamination of samples were investigated. In the second experiment, the effect of different combinations of BA, Kin and NAA on the direct regeneration of hypocotyl bud explants was investigated. In the third experiment, callus production was investigated from explants of root, hypocotyl, hypocotyl bud, cotyledon leaf and normal leaf, using different concentrations of 2,4-D. In the fourth experiment, the effect of a narrower range of 2,4-D concentration on the callus formation of petiole and root explants was evaluated. In the fifth experiment, the produced calli was exposed to different concentrations of BA and NAA for regeneration. All experiments were conducted in a completely randomized design with three replications. Data analysis was done using Minitab software, and the mean comparison was made using the Tukey method (p<0.05). 

    Results

    The best germination was obtained at a value of 70% in 24 hours of seed soaking in water (hydro priming) and disinfection with 70% alcohol and 1.5% sodium hypochlorite in 1/2 MS culture medium. In direct regeneration, stem-less leaves were produced. The best direct regeneration response in terms of petiole length was related to treatments of 9 (0.5 mg/L BA plus 0.5 mg/L Kin plus 0.5 mg/L NAA), 14 (0.5 mg per liter Kin plus 1mg/L NAA), 17 (0.25 mg/L BA plus 0.25 mg/L Kin plus 1mg/L NAA) and 19 (1mg/L BA plus 1mg/L Kin plus 1mg/L NAA) with about 4 cm. The highest leaf number (47 leaves) was obtained using the treatments of 14 and 17. In the third experiment, petiole and root explants had the best callus formation. In the fourth experiment, using the treatment of (0.5 mg/L BA +0.75 mg/L of 2, 4-D), the highest rate of 97.22% callus formation was observed in petiole explants. In the fifth experiment, the callus obtained from the previous stage induced the highest shoot with a value of 40% in the control treatment without hormones. Some branches were rooted, and the resulting seedlings were transferred to the greenhouse after adaptation.

    Conclusion

     It was concluded that for the regeneration and breeding of anise plant, the indirect regeneration of the callus is more suitable than the direct regeneration method. Also, the petiole was a suitable organ as the initial explant. The 1.5% sodium hypochlorite was the best disinfectant for seed decontamination. Hormonal treatment of 0.75 mg/L of 2, 4-D +0.5 mg/L of BA induced the highest rate (97.22%) of callus in a petiole explant. Therefore, it could be used as a successful hormonal compound for callus formation in anise. The production of branches and roots from callus in the control treatment indicated that it was possible to obtain a whole plant without using any plant growth regulators. The results of this research can be used in micropropagation studies, genetic engineering, cell suspension culture and production of secondary metabolites and other projects related to anise improvement and molecular studies.

    Keywords: anise, shoot induction, Callus formation, BA, 4D
  • Soraya Elahi Karamdar, Siavash Hosseini Sarghein, Reza Darvishzadeh *, Rashid Jamei Pages 85-99
    Background and objectives

    The thinning of the ozone layer due to nitrogen oxides and halogenated hydrocarbons has caused an increase in ultraviolet radiation on the planet. This radiation can affect many physiological and anatomical characteristics of plants. This study aimed to investigate the effect of UV-B radiation on the morphological, physiological, and molecular parameters of the peppermint plant (Mentha piperita L.) and the effect of salicylic acid (SA) on reducing the harmful effects of this radiation. 

    Methodology

    The eight treatments, including 0.0SA, 0.5mM SA, 1mM SA, 2mM SA, UV-B, SA0. 5+UV-B, SA1+UV-B, and SA2+UV-B were evaluated using a completely randomized design with three replications. Treatments were applied four weeks after planting. Different concentrations of SA were applied as a foliar spray three times at an interval of 10 days. UV-B rays were applied for eight days (40 min each day). Different morpho-physiological parameters were measured. For the gene expression assay, leaf samplings were done one day after the UV treatment stop (named first stage; 18 days after SA spraying) and after recovery time (named second stage; 30 days after SA spraying). 

    Results

    Compared to the control plants, UV-B radiation caused a significant decrease in the roots' fresh and dry weight. The highest root fresh and dry weights were observed in the SA1mM and the lowest in the UV-B treatments. Under the influence of UV-B rays, the number of leaves significantly decreased in peppermint compared to the control. The highest number of leaves was observed in the SA0.5mM, and the lowest in the UV-B treatment. The amount of anthocyanin under UV-B rays increased significantly compared to control plants. The highest amount of anthocyanin was observed in SA1+ UV-B and the lowest in control plants. The amount of soluble protein in shoots and roots significantly decreased under UV-B rays compared to the amount in the control plants. The highest amount of soluble protein was observed in the shoots in the SA2mM and the roots in the SA2+ UV-B, and the lowest amount was observed in the shoots and roots under UV-B treatment. The amount of proline increased significantly in the shoots and roots under UV-B radiation compared to control plants. The highest amount of proline was observed in shoots and roots in the SA0.5+ UV-B and the lowest amount was observed in the control plants. LS gene expression increased in recovery time compared to the first stage. 

    Conclusion

    The results showed that the application of UV-B rays to the peppermint plant caused a decrease in the fresh and dry weight of the root, the number of leaves, soluble protein, and LS gene expression and a significant increase in the amount of anthocyanin and proline. Treatment using salicylic acid reduced the damage caused by applying the UV-B rays to the plants.

    Keywords: LS gene, Peppermint plant, salicylic acid, UV-B
  • Bayzid Yousefi * Pages 100-115
    Background and objectives

    Flower yield in Rosa damascena is a complex trait that is affected by many traits and environmental factors. Therefore, studying the relationships among traits can be an essential step in selection to improve flower yield. Path analysis by identifying the main components of yield with a high direct effect plays an important role in the selection success, especially indirect selections through yield components. Due to the lack of resources in this regard, the present research aims to identify and determine the effective traits in flower yield, estimate the relationships among traits, and analyze the causality to identify their direct and indirect effects on flower yield via path analysis. 

    Methodology

    The germplasm used in this research included 49 genotypes of Rosa damascena Mill.) belonging to different regions of Iran. One-year saplings of the genotypes were planted in April 2004 in the Zaleh research station, Sanandaj (Kurdistan province, Iran), based on the randomized complete block design (RCBD) with three replications and three plants in each plot with three meters of planting distance. Irrigation of the field was carried out in drip form for 15 days. The investigated morphological traits (plant height, number of flowers, etc.) in 2008 were measured on a 5-year old plant, and for the phenological traits (days until leaf opening, flower opening, etc.) the average of three years (2006 to 2008) was used. Data variance analysis was done based on RCBD design. Phenotypic correlation among traits was estimated, and path analysis was done in three steps of estimation of direct, indirect and residual effects of traits on flower yield.

    Results

    The results showed significant differences (p≤0.01) among the genotypes for studying traits. The correlations of phonological traits with flower yield (FY) were significantly negative, while its relationships with morphological traits were significantly positive. The results of path analysis showed that the number of flowers per plant (FN) and fresh flower weight (with the direct effects of P=0.97** and P=0.33**, respectively, and residual effects of R=0.195) were the main components of flower yield. The total green surface of the plant (TGS) and plant crown diameter (with the direct effects of P=0.56** and P=0.28*, respectively, and R=0.395) were the main components of FN. Also, the number of leaves per plant and average leaf area (with the direct effects of P=1.02** and P=0.085*, respectively, and R=0.237) were the main components of TGS. 

    Conclusion

    Thus, FN and FFW can be used in indirect selections for FY improvement in Rosa damascena. The other studied traits affected FY indirectly via FN mainly (phonological traits negatively and morphological traits positively). Although the correlation of the height and crown diameter of the plant with FY was positive and very significant, the direct effects of the supplementary stages and the causality analysis sequence showed that the crown diameter (horizontal growth) is more effective than its height (vertical growth) in the reproductive processes of the rose. In other words, the genotypes with higher flower yield usually rise up to a certain height and spread leaves after that.

    Keywords: flower yield, Rosa damascena, Correlation Analysis, sequential path analysis
  • Laya Pirbodaghi, Abolfazl Alirezalu *, Ghader Ghasemi Pages 116-131
    Background and objectives

    Elderberry (Elaeagnus angustifolia ˊAnabiˊ) from the Elaeagnaceae family is an essential medicinal plant in Iran. Considering that E. angustifolia has not been given serious attention in Urmia County, Iran for its cultivation, exploitation, and use in the food and pharmaceutical industries of the country. Also, due to its unknown medicinal value in this region, the study aimed to evaluate the phytochemical, antioxidant, and morphological diversity of genotypes in the Urmia region, Iran.  

    Methodology

     In this study, ten genotypes of Elaeagnus angustifolia ˊAnabiˊ were evaluated to investigate the diversity among genotypes based on fruit length, fruit weight, total phenol, flavonoid, ascorbic acid content, and antioxidant activity. The color of the fruit was measured by Hunter Lab device. Total phenol, flavonoid, and ascorbic acid contents were measured using Folin–Ciocalteu, aluminum chloride, and 2,6-Dichlorophenol-indophenol. The antioxidant activity was measured using 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH). Cluster analysis (Ward method) and Pearson correlation were made using morphological and phytochemical traits. 

    Results

    The results of this research showed significant differences between genotypes regarding morphological traits such as fruit weight. The maximum value of the fruit length, with a value of 22.43 mm, was related to G2. The highest fruit weight, with a value of 3.18 g, was related to G5. Fruit weight had the most significant effect on fruit yield. Color is one of the most important morphological characteristics of the fruit. In measuring fruit color, the highest amount of L* with a value of 39.6 was related to G2, the highest amount of a* with a value of 24.7, was related to G7, and the highest amount of b* with a value of 19.2 was related to G2. The highest amount of Chroma, with a value of 27.94, was observed in G10. The highest amount of Hue, with a rate of 55.63, was related to G2. The highest amount of total phenol, flavonoids, and ascorbic acid content was observed with 33.58 mg GAE/100 g FW in genotype 10 (G10), 21.11 mg QUE/100 g FW in genotype 10 (G10) and 42.5 mg AA/g FW in genotype 1 (G1), respectively. Also, the antioxidant capacity using DPPH varied between 21.11% and 33.81%. Cluster analysis using morphological and phytochemical data splinted genotypes into two groups. The genotypes of the first group (G1, G6, G7, G8, G9, and G10) had the highest mean values of phenol, flavonoids, ascorbic acid, and antioxidant activity. Correlation results among phytochemical properties showed that antioxidant activity positively and significantly correlated with total phenol, flavonoid and ascorbic acid content.

    Conclusion

    In general, this research showed that different genotypes, especially genotypes available in cluster one, had significantly higher amounts of antioxidant capacity and phenolic compounds that can be used in the food and drug industry. According to the results, the genotype (G10) was suggested as the best genotype among the genotypes of group one.

    Keywords: genotype, diversity, Elaeagnus angustifolia, Medicinal plants, phytochemical
  • Amin Shafitali, Sarah Khorasaninejad *, Alireza Shahbazi Pages 132-149
    Background and purpose

     Water shortage is one of the most important environmental factors that may reduce the growth and yield of many agricultural crops. Silicon, as the second most abundant element in the earth's crust, plays a vital role in resisting biotic and abiotic stresses in plants. Considering the increasing problems of water scarcity in Iran and the need to know about drought tolerant plants and the treatments to help increase this tolerance, this research aimed to study the effect of silicon on yield, morpho-physiological, and phytochemical characteristics of hyssop (Hyssopus officinalis) under irrigation regimes in a pot experiment in the Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran. 

    Methodology

    A factorial experiment was conducted in a randomized complete block design with three replications (each replication included two pots). Drought stress levels included: [(D1) 100% field capacity (FC), (D2) 75% FC, (D3) 50% FC, and (D4) 25% FC)] during three months. Different silicon levels of [(S1) zero (control), (S2) 0.75, (S3) 1.5, and (S4) 2.25 mg/liter] were also sprayed four times, once every three weeks. At full flowering stage, the tested traits including root and shoot length, fresh and dry weight of root and shoot, leaf area, chlorophyll and carotenoid content, total phenol, total flavonoid, antioxidant activity, percentage of essential oil were evaluated. 

    Results

    The results showed that different irrigation regimes had a significant effect on all the measured traits except aerial weight and internode length. So, drought stress decreased the fresh and dry weight of the root, the leaf area, and the number of branches. Whereas, drought stress increased the amount of total phenol and the percentage of essential oil. Also, the silicon effects were significant on all the measured traits except the number of flowers. Increasing the silicon concentration caused an increase in the plant leaf area and the essential oil percentage.  

    Conclusion

    Increasing the concentration of silicon in foliar spraying caused an increase in the yield components of the hyssop plant under water stress conditions. At the same time, this treatment was able to increase the production of plant secondary metabolites, including total phenolic compounds, flavonoids, essential oil percentage, and as a result, increase the percentage of free radical inhibition. These results indicate the improving effects of silicon on hyssop performance as a medicinal plant under drought stress conditions. According to the result, the concentration of silicon was 1.5 mg/liter was most effective.

    Keywords: Antioxidant activity, chlorophyll, essential oil percent, Total Flavonoids, total phenol
  • Mohammad Reza Naghavi *, Saadat Mohammadnejad, Nafise Khosravi, Jaber Nasiri Pages 150-166
    Background and purpose

     Withania somnifera, known as Indian ginseng, is a small evergreen shrub that grows in tropical and subtropical regions and belongs to the Solanaceae family. The major constituents of W. somnifera are withanolides, including withafrin A, withanolide D, withanolide A, and withanones. Withanolide A and withanones are primarily synthesized in the roots, while withafrin A and withanones are mainly produced in the leaves. The genes responsible for the appropriate metabolic pathways, such as farnesyl pyrophosphate (FPP), cycloartenol synthase (CAS), sterol methyltransferase (SMT1), and hydroxymethylglutaryl coenzyme A reductase (HMGR) along with non-coding RNAs are essential for the biosynthesis of these compounds. These non-coding RNAs play critical roles in controlling gene expression and enzyme activity. In general, miRNAs are a class of small regulatory RNAs which negatively regulate gene expression at the post-transcriptional level by binding target mRNAs for mRNA cleavage or inhibition of mRNA translation. Many investigations have shown that miRNAs play an essential role in various biological and metabolic processes in plants. This study was aimed to the identification and investigation of the expression of some conserved microRNAs involved in the biosynthesis pathway of Withanolides in W. somnifera. 

    Methodology

    For HPLC analysis, a high-performance liquid chromatography system coupled with an ELSD detector, model C-650, was employed. Conserved miRNAs in W. somnifera were identified using BLASTn with a criterion of up to four mismatches and an E-value < 10, based on RNA-seq data and homology analysis conducted by C-mii software. The secondary structure of several miRNAs was determined using Mfold software. The target genes of these potential miRNAs were predicted using psRNATarget, applying the following criteria: In order to determine the function of the target genes, the BLASTx program was used against the protein database with the following parameters: E-value > 1.0E-5, a range of missing central bases between 10 and 11 nucleotides. Samples were collected from leaf and root tissues of three genotypes of W. somnifera (W1 - 7629245, W3 - 7629241, and W4 - 7629244) during the flowering stage. Three technical and biological replicates were used for data collection. The expression levels of miRNA5021 and its target gene SMT1 and miRNA5140 were analyzed using real-time PCR. The 2-ΔΔ CT method was employed to analyze the expression data. 

    Results

    According to the statistical analysis of the HPLC data, there was no statistically significant difference in the amounts of withaferin-A among the three genotypes (W1, W3, and W4). Among the examined tissues, the leaf of W3 exhibited the highest amount, while the root of W1 had the lowest amount. To identify the miRNAs in W. somnifera, the transcriptome sequences were compared to plant miRNAs using the miRbase website for BLAST homology search. The results obtained from the RT-qPCR method showed that the relative expression levels of miR5021 in W1 roots were 1.16, 1.37, and 1.17 times higher compared to the control (W1 leaf tissue), while they were 1.3 and 3.7 times lower in W3 and W4 leaves, respectively. In the roots of the three genotypes of W. somnifera, the expression of the SMT1 gene decreased by 7.7, 2.8, and 4.0 fold, respectively. However, in the leaves of genotypes W3 and W4, the expression increased by 2.48 and 1.82 times, respectively, compared to the control. The statistical analysis for miRNA5021 and miRNA5140 revealed that in the leaves of W3, the relative expression of miR5140 was 1.57, while in W4, it remained unchanged. In the roots of W1, W3, and W4, there was a decrease in miR5140 expression by seven, nine, and three times, respectively, compared to the control. 

    Conclusion

    In general, regarding the regulatory role of the identified miRNAs in the present study, these genes could be used to better and more accurately identify the withanolides biosynthetic pathway.

    Keywords: miRNA, Transcriptome, Target gene, withaferin A